Dois conjuntos de células iniciais
Durante décadas, os livros de biologia descreveram o cérebro como crescendo a partir de uma única célula progenitora inicial que dá origem a todas as partes do órgão. Um estudo liderado pela Stanford Medicine, publicado na Nature Neuroscience em 18 de setembro, diz que essa imagem está errada.
Observando embriões durante a gastrulação, a fase em que um simples aglomerado de células se organiza em estruturas corporais, a equipe identificou dois grupos distintos de células progenitoras neurais. O prosencéfalo e o mesencéfalo surgem de uma população. O rombencéfalo, que controla a respiração, a frequência cardíaca e a deglutição, desenvolve-se a partir de uma segunda população com origem separada.
"Mostramos pela primeira vez que a parte frontal do cérebro surge de uma célula progenitora totalmente diferente da parte posterior do cérebro", disse Kyle Loh, professor associado de biologia do desenvolvimento em Stanford e autor sênior do trabalho.
Um enigma na placa de Petri
A descoberta nasceu de um problema de laboratório. Células-tronco da parte frontal do cérebro eram fáceis de cultivar em uma placa, enquanto células destinadas a se tornar tecido do rombencéfalo quase nunca se desenvolviam. O novo trabalho explica por quê: experimentos anteriores tentaram convencer progenitores do prosencéfalo e do mesencéfalo a se tornar células do rombencéfalo, o que o estudo mostra ser impossível. Partindo da população progenitora correta, os pesquisadores cultivaram neurônios que disparavam potenciais de ação e produziam proteínas que marcam os segmentos do rombencéfalo que controlam os músculos faciais e da deglutição.
550 milhões de anos de conexões
A equipe então olhou para trás no tempo evolutivo. Encontrou o mesmo padrão de duas origens em galinhas, peixes-zebra e vermes-de-bolota, pequenas criaturas do fundo do oceano que compartilham um ancestral distante com os humanos. As águas-vivas, que se separaram da linhagem humana há cerca de 600 a 700 milhões de anos, mantêm dois sistemas nervosos em extremidades diferentes de seus corpos.
Os autores argumentam que a evolução não inventou um cérebro do zero. Ela pegou dois sistemas nervosos que já existiam e os uniu espacialmente. "Ter o cérebro como um único órgão provavelmente seria mais eficiente, mas dependemos dessa forma primordial de fazer o cérebro como duas peças separadas", disse Loh. Como as duas metades são construídas por regras diferentes, a descoberta pode mudar a forma como os pesquisadores modelam condições como distúrbios do rombencéfalo em laboratório.