Creati organoidi del cervello dei Neanderthal

L'uomo di Neanderthal studiato attraverso gli organoidi cerebrali: una sola mutazione potrebbe essere alla base dello sviluppo del nostro cervello.

Indice

- NOVA1: il gene che fa la differenza

- Come è stato ottenuto un organoide cerebrale dell'uomo di Neanderthal

- Uomo di Neanderthal e uomo moderno: organoidi cerebrali diversi

- Una piccola mutazione per un grande risultato

Lo studio dei fossili ha fornito nel tempo molte e importanti informazioni riguardo i nostri antenati preistorici, ma l'analisi del cervello di specie come quella di Neanderthal è resa difficoltosa dal fatto che di questo organo non restano tracce.

I ricercatori hanno però iniziato a percorrere le strade dell'evoluzione sfruttando nuovi mezzi come le moderne tecniche di ingegneria genetica. È il caso di un recente studio che ha permesso di ottenere in laboratorio un organoide di cervello dell'uomo di Neanderthal modificando il DNA di cellule staminali umane.

NOVA1: il gene che fa la differenza

Nel campo dello studio evolutivo, l'utilizzo delle cellule staminali per creare organoidi cerebrali è un approccio del tutto innovativo.

Il team di ricerca dell'Università della California San Diego, guidato dal professor Alysson R.Muori, ha innanzitutto effettuato una dettagliata comparazione tra i genomi dell'uomo di Neanderthal e di Denisova e quelli dell'uomo moderno rilevando la presenza di ben 61 mutazioni genetiche.

Lo studio successivo, pubblicato su Science, si è focalizzato su un solo gene che ha attirato l'attenzione degli studiosi: NOVA1 è un gene regolatore che influenza il comportamento di numerosi altri geni coinvolti nello sviluppo del cervello.

Un gene che ad un certo punto della storia dell'uomo ha subito una mutazione casuale arrivata fino a noi e che potrebbe avere avuto un ruolo determinante nella comparsa di nuove capacità del nostro cervello.

Come sono stati ottenuti organoidi cerebrali dell'uomo di Neanderthal

Il team di ricerca californiano ha sfruttato l'ingegneria genetica (CRISPR/Cas9) per modificare il DNA di cellule staminali umane in modo da ripristinare la versione neanderthaliana del gene NOVA1.

Le cellule così ottenute sono state indotte in laboratorio a differenziarsi in neuroni e a raggrupparsi per formare piccole masse non più grandi di una lenticchia, gli organoidi cerebrali.

Attenzione: gli organoidi ottenuti in laboratorio non sono cervelli veri e propri in quanto mancano le connessioni con altri organi e non sono rappresentati altri tipi cellulari come quelli che formano la glia.

Il team del professor Muori è riuscito a ottimizzare il processo di formazione degli organoidi cerebrali al punto da far produrre loro segnali elettrici di tipo oscillatorio simili a quelli del cervello dell'uomo moderno. Si tratta, però, di segnali che non hanno alcuna funzione cognitiva, non sono cioè in grado di trasmettere informazioni come accade tra i nostri neuroni.

Questo passaggio ha permesso di studiare il comportamento elettrico degli organoidi cerebrali di Neanderthal.

Uomo di Neanderthal e uomo moderno: organoidi cerebrali diversi

Dalla comparazione tra gli organoidi cerebrali dell'uomo di Neanderthal e quelli dell'uomo moderno sono emerse differenze sia morfologiche sia funzionali. In particolare, le differenze sono state riscontrate:

  • nella forma degli organoidi risultanti
  • nelle modalità di proliferazione cellulare
  • nei meccanismi di formazione delle sinapsi

Inoltre, studiando l'attività elettrica, Muori e colleghi hanno riscontrato la mancanza di sincronizzazione degli impulsi al contrario di quanto accade nelle reti neurali formate dai nostri neuroni.

Una piccola mutazione per un grande risultato

Una scoperta affascinante, così come definita dal professor Muori, poiché una singola alterazione genetica potrebbe essere stata responsabile di modifiche strutturali e funzionali nel cervello dell'uomo di Neanderthal. Una variazione che potrebbe aver fornito la spinta per lo sviluppo di abilità cognitive superiori che sono alla base del comportamento sociale, del linguaggio, dell'adattamento e della creatività.

Questo è solo il primo passo, assicura il team di ricerca che ora si sta concentrando sulle altre 60 mutazioni risultate dalla comparazione dei genomi: ulteriori informazioni sullo sviluppo cerebrale dell'uomo di Neanderthal potrebbero arrivare da altri geni che, per caso o per fortuna, hanno subito mutazioni che ci hanno permesso di diventare ciò che siamo oggi.

(Caterina Stile)

Biblio/sitografia

University of California - San Diego. "How a single gene alteration may have separated modern humans from predecessors: Novel study used brain organoids genetically modified to mimic now-extinct Neanderthals." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 February 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210211144418.htm>.

Foto di lisichik da Pixabay

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