Circa 3,5 milioni di anni fa quello che oggi è il nostro cervello ha iniziato a differenziarsi da quello delle scimmie. Non è stato il monolito di 2001: Odissea nello spazio a dare il via all'incredibile sviluppo della corteccia cerebrale umana, che oggi è quasi il triplo di quella di scimpanzé e gorilla, ma qualcosa di molto meno spettacolare: la riparazione di un gene, che diede il via a una nuova fioritura di preziosi neuroni. Era il gene NOTCH2, una specie di metronomo che indica alle cellule staminali quando è il momento di trasformarsi in neuroni. Lo hanno scoperto due gruppi di scienziati, uno belga e l'altro americano, pubblicando su Cell i loro studi su questo gene misterioso, che prima del 2013, nelle descrizioni del nostro genoma, non compariva nemmeno.
"La domanda da cui siamo partiti è: cosa rende unico il nostro cervello? Per capirlo abbiamo iniziato a studiare quali sono i geni attivi soltanto nello sviluppo embrio…
"La domanda da cui siamo partiti è: cosa rende unico il nostro cervello? Per capirlo abbiamo iniziato a studiare quali sono i geni attivi soltanto nello sviluppo embrio…
Circa 3,5 milioni di anni fa quello che oggi è il nostro cervello ha iniziato a differenziarsi da quello delle scimmie. Non è stato il monolito di 2001: Odissea nello spazio a dare il via all'incredibile sviluppo della corteccia cerebrale umana, che oggi è quasi il triplo di quella di scimpanzé e gorilla, ma qualcosa di molto meno spettacolare: la riparazione di un gene, che diede il via a una nuova fioritura di preziosi neuroni. Era il gene NOTCH2, una specie di metronomo che indica alle cellule staminali quando è il momento di trasformarsi in neuroni. Lo hanno scoperto due gruppi di scienziati, uno belga e l'altro americano, pubblicando su Cell i loro studi su questo gene misterioso, che prima del 2013, nelle descrizioni del nostro genoma, non compariva nemmeno.
"La domanda da cui siamo partiti è: cosa rende unico il nostro cervello? Per capirlo abbiamo iniziato a studiare quali sono i geni attivi soltanto nello sviluppo embrionale umano" spiega Pierre Vanderhaeghen, neurobiologo del Leuven Brain Institute e coautore del primo lavoro. "Dico "soltanto" perché condividiamo quasi tutti i nostri geni con gli altri mammiferi: sono solo 200 - su oltre 20.000 - i nostri geni assenti nelle altre specie". Siccome così tanti geni sono in comune tra specie assai diverse, a fare la differenza è soprattutto quali geni si attivano e quali no.
"Ma noi pensiamo che l'eccezionalmente rapida espansione del cervello umano - siamo separati dallo scimpanzé da "soli" 6 milioni di anni, eppure il nostro cervello è tre volte tanto - sia dipesa soprattutto da geni nuovi" prosegue Vanderhaeghen. "Così abbiamo concentrato l'attenzione su quei 35 geni, dei 200 specifici dell'uomo, che sono attivi durante lo sviluppo del cervello nel feto. In particolare della corteccia cerebrale, ovvero la regione che si è espansa di più nella nostra specie e che usiamo per pensare e pianificare".
È tra questi 35 geni che i ricercatori belgi hanno trovato l'erede dell'antico gene NOTCH2, quello che 3,5 milioni di anni fa fu "riparato" dall'australopiteco, scoprendo che in realtà oggi si è duplicato più volte e corrisponde a tre geni - chiamati NOTCH2NLA, NOTCH2NLB e NOTCH2NLC - tutti molto attivi nel dettare i tempi d'azione alle cellule staminali del feto.
Vanderhaeghen spiega come avviene: "Le staminali del cervello prima si dividono generandone altre come loro e poi, gradualmente, si differenziano diventando neuroni. Ciò accade a una certa velocità, che nell'uomo è di circa tre mesi. Se sono più veloci, alla fine avrai meno neuroni e un cervello più piccolo. Se sono più lente, avrai più neuroni e un cervello più grande". I tre geni appena scoperti, si è visto, rallentano la trasformazione delle staminali.
"Perciò aumentano il numero di neuroni e la dimensione del cervello" conferma il genetista David Haussler dell'università della California ( Santa Cruz), autore del secondo studio. "Potrebbero avere tutti e tre la stessa funzione e darci un indizio sul perché il nostro cervello sia il triplo di quello scimmiesco: lo pensiamo perché l'errata cancellazione di uno di questi tre geni è associata alla microcefalia, mentre l'averne una copia in più porta, al contrario alla macrocefalia".
Prossimi passi della ricerca? "Investigare su quei 15 geni specifici umani che sono espressi soltanto nei neuroni e non nelle staminali: non influenzano quindi le dimensioni del cervello, ma - probabilmente - il modo in cui i neuroni si connettono" chiosa Vanderhaeghen. "Che poi è la seconda grande differenza tra noi e le scimmie".
"La domanda da cui siamo partiti è: cosa rende unico il nostro cervello? Per capirlo abbiamo iniziato a studiare quali sono i geni attivi soltanto nello sviluppo embrionale umano" spiega Pierre Vanderhaeghen, neurobiologo del Leuven Brain Institute e coautore del primo lavoro. "Dico "soltanto" perché condividiamo quasi tutti i nostri geni con gli altri mammiferi: sono solo 200 - su oltre 20.000 - i nostri geni assenti nelle altre specie". Siccome così tanti geni sono in comune tra specie assai diverse, a fare la differenza è soprattutto quali geni si attivano e quali no.
"Ma noi pensiamo che l'eccezionalmente rapida espansione del cervello umano - siamo separati dallo scimpanzé da "soli" 6 milioni di anni, eppure il nostro cervello è tre volte tanto - sia dipesa soprattutto da geni nuovi" prosegue Vanderhaeghen. "Così abbiamo concentrato l'attenzione su quei 35 geni, dei 200 specifici dell'uomo, che sono attivi durante lo sviluppo del cervello nel feto. In particolare della corteccia cerebrale, ovvero la regione che si è espansa di più nella nostra specie e che usiamo per pensare e pianificare".
È tra questi 35 geni che i ricercatori belgi hanno trovato l'erede dell'antico gene NOTCH2, quello che 3,5 milioni di anni fa fu "riparato" dall'australopiteco, scoprendo che in realtà oggi si è duplicato più volte e corrisponde a tre geni - chiamati NOTCH2NLA, NOTCH2NLB e NOTCH2NLC - tutti molto attivi nel dettare i tempi d'azione alle cellule staminali del feto.
Vanderhaeghen spiega come avviene: "Le staminali del cervello prima si dividono generandone altre come loro e poi, gradualmente, si differenziano diventando neuroni. Ciò accade a una certa velocità, che nell'uomo è di circa tre mesi. Se sono più veloci, alla fine avrai meno neuroni e un cervello più piccolo. Se sono più lente, avrai più neuroni e un cervello più grande". I tre geni appena scoperti, si è visto, rallentano la trasformazione delle staminali.
"Perciò aumentano il numero di neuroni e la dimensione del cervello" conferma il genetista David Haussler dell'università della California ( Santa Cruz), autore del secondo studio. "Potrebbero avere tutti e tre la stessa funzione e darci un indizio sul perché il nostro cervello sia il triplo di quello scimmiesco: lo pensiamo perché l'errata cancellazione di uno di questi tre geni è associata alla microcefalia, mentre l'averne una copia in più porta, al contrario alla macrocefalia".
Prossimi passi della ricerca? "Investigare su quei 15 geni specifici umani che sono espressi soltanto nei neuroni e non nelle staminali: non influenzano quindi le dimensioni del cervello, ma - probabilmente - il modo in cui i neuroni si connettono" chiosa Vanderhaeghen. "Che poi è la seconda grande differenza tra noi e le scimmie".