Perchè il cervello umano è più grande anche delle scimmie

Il cervello umano è più grande di quello degli altri ominidi attuali: questa differenza potrebbe essere spiegata da un gene che si esprime in modo diverso dalla formazione iniziale dei neuroni e del sistema nervoso centrale.

Gli esseri umani appartengono alla specie dei primati, ma ci sono una serie di caratteristiche che ci differenziano dagli altri ominidi. Questo è il caso in particolare delle dimensioni del nostro cervello. Quello degli umani è molto più grande. Uno studio pubblicato su Cell il 24 marzo 2021, fornisce elementi di una risposta molecolare e genetica nella fase iniziale dello sviluppo del cervello.

Per questo lavoro di ricerca, gli scienziati hanno utilizzato organoidi , tessuto cerebrale coltivato in vitro da cellule staminali embrionali. Hanno confrontato gli organoidi umani, gorilla e scimpanzé e si è scoperto che gli organoidi umani sono diventati molto più grandi di quelli di altri ominidi. Gli scienziati sono stati quindi in grado di approfondire questo processo.

Il sistema nervoso centrale nasce dallo sviluppo di cellule staminali neurali. Questi ultimi sono progenitori neurali, il che significa che si dividono per generare neuroni. Durante la fase iniziale della formazione del cervello, le cellule staminali neurali hanno una forma cilindrica, che facilita la loro divisione in nuove cellule sorelle. Durante questa fase, si moltiplicano e più si moltiplicano, più neuroni darà. Questa viene chiamata neurogenesi.

In questo processo, le cellule cambiano forma man mano che maturano, il che rallenta gradualmente la loro riproduzione. Ciò significa che la durata della neurogenesi ha un impatto sul numero iniziale di neuroni che ne derivano, e quindi sulla dimensione del cervello. Nei topi ci vogliono alcune ore. Negli ominidi, ci vogliono diversi giorni. Più precisamente, come gli autori dello studio pubblicato il 24 marzo su Cell show , ci vogliono 5 giorni nei gorilla e negli scimpanzé, ma negli esseri umani ci vuole anche di più. Circa una settimana o più.

“Abbiamo scoperto che un cambiamento ritardato nella forma delle cellule nel cervello primitivo è sufficiente per cambiare il corso dello sviluppo, aiutando a determinare il numero di neuroni che vengono prodotti. È straordinario che un cambiamento evolutivo relativamente semplice nella forma delle cellule possa avere conseguenze importanti sull’evoluzione del cervello ” , commenta Madeline Lancaster, uno degli autori di questa ricerca, sul sito web di ricerca e innovazione del Regno Unito 

Il gene ZEB2 è un “regolatore” nel processo di neurogenesi, spiegano gli scienziati. Il suo ruolo è quello di far cambiare forma alle cellule staminali neurali. Il modo in cui questo gene viene espresso ha quindi un impatto sulla velocità del processo: più forte è il gene espresso, più le cellule sono spinte a cambiare forma velocemente e quindi più veloce va la neurogenesi (e ricorda: più va veloce , più piccolo è il cervello). Tuttavia, il sequenziamento prodotto dagli autori dello studio mostra che ZEB2 è espresso più nei gorilla / scimpanzé che negli esseri umani.

Per confermare questo risultato, gli scienziati hanno condotto un esperimento volto a rafforzare il gene ZEB2 negli organoidi umani, che ha permesso loro di osservare che si sono poi sviluppati più velocemente e sono finiti più piccoli degli organoidi umani non modificati. Al contrario, un organoide gorilla in cui il gene ZEB2 era inibito (indebolito) è finito vicino a quello di un organoide umano.

Gli scienziati dietro questo studio ritengono di aver messo il dito sulla chiave di volta dello sviluppo del cervello umano nelle prime fasi.

“Questo studio fornisce un primo assaggio delle differenze tra il cervello umano in via di sviluppo e quello dei nostri parenti viventi più stretti, le altre grandi scimmie” , dice Madeline Lancaster, aggiungendo che si sente come se “abbiamo davvero imparato qualcosa di fondamentale sulle domande che hanno interessato me per tutto il tempo che posso ricordare: cosa ci rende umani.“