Dos conjuntos de células de partida
Durante décadas, los libros de texto de biología han descrito el cerebro como un órgano que crece a partir de una única célula progenitora temprana que da origen a todas sus partes. Un estudio dirigido por Stanford Medicine, publicado en Nature Neuroscience el 18 de septiembre, afirma que esa imagen es errónea.
Al observar embriones durante la gastrulación, la etapa en que un simple grupo de células se organiza en estructuras corporales, el equipo identificó dos grupos distintos de células progenitoras neurales. El prosencéfalo y el mesencéfalo surgen de una población. El rombencéfalo, que controla la respiración, la frecuencia cardíaca y la deglución, se desarrolla a partir de una segunda población con un origen separado.
"Hemos demostrado por primera vez que la parte frontal del cerebro surge de una célula progenitora totalmente distinta de la parte posterior del cerebro", dijo Kyle Loh, profesor asociado de biología del desarrollo en Stanford y autor principal del trabajo.
Un rompecabezas en la placa de cultivo
El descubrimiento surgió de un problema de laboratorio. Las células madre de la parte frontal del cerebro eran fáciles de cultivar en una placa, mientras que las células destinadas a convertirse en tejido del rombencéfalo casi nunca prendían. El nuevo trabajo explica por qué: experimentos anteriores intentaban inducir a progenitores del prosencéfalo y el mesencéfalo a convertirse en células del rombencéfalo, algo que el estudio demuestra que no es posible. Partiendo de la población de progenitores correcta, los investigadores cultivaron neuronas que generaban potenciales de acción y producían proteínas que marcan los segmentos del rombencéfalo que controlan los músculos faciales y de la deglución.
550 millones de años de cableado
El equipo retrocedió después en el tiempo evolutivo. Encontró el mismo patrón de doble origen en pollos, peces cebra y gusanos bellota, pequeñas criaturas del fondo marino que comparten un ancestro lejano con los humanos. Las medusas, que se separaron de la línea humana hace unos 600 a 700 millones de años, mantienen dos sistemas nerviosos en extremos distintos de sus cuerpos.
Los autores sostienen que la evolución no inventó un cerebro desde cero. Tomó dos sistemas nerviosos que ya existían y los empujó a unirse espacialmente. "Tener el cerebro como un solo órgano probablemente sería más eficiente, pero dependemos de esta forma primordial de hacer el cerebro como dos piezas separadas", dijo Loh. Como las dos mitades se construyen con reglas diferentes, el hallazgo podría cambiar la forma en que los investigadores modelan afecciones como los trastornos del rombencéfalo en el laboratorio.