En estos días, los dragones mantienen a los fanáticos de "Game of Thrones" alerta. Pero también están proporcionando información importante sobre la evolución del cerebro de los vertebrados, como lo revela el trabajo de los científicos de Max Planck en el cerebro del dragón barbudo australiano Pogona vitticeps. La evolución de los vertebrados dio un giro importante hace 320 millones de años cuando los primeros tetrápodos (animales con cuatro extremidades) hicieron la transición del agua a la tierra, dando lugar finalmente a tres clados principales:los reptiles, las aves (una rama del árbol de los reptiles) y los mamíferos. Debido a la ascendencia común, los cerebros de todos los tetrápodos comparten una arquitectura basal similar establecida durante el desarrollo temprano.

Sin embargo, aún no está claro cómo las variaciones en este "Bauplan" común contribuyeron a los atributos específicos del clado. Los neurocientíficos del Instituto Max Planck para la Investigación del Cerebro en Frankfurt abordaron esta cuestión generando un atlas molecular del cerebro del dragón y comparándolo con uno de ratones. Sus hallazgos sugieren que, contrariamente a la creencia popular de que el cerebro de un mamífero consiste en un antiguo cerebro "reptil" complementado con nuevas características de mamífero, tanto el cerebro de reptiles como el de mamíferos desarrollaron sus propios circuitos y tipos de neuronas específicos de clado, a partir de un conjunto ancestral común. /P>

"Las neuronas son los tipos de células más diversos del cuerpo. Su diversificación evolutiva refleja alteraciones en los procesos de desarrollo que las producen y pueden generar cambios en los circuitos neuronales a los que pertenecen", dice el profesor Gilles Laurent, director del Instituto Max Planck de Brain Research, que dirigió el nuevo estudio publicado en Science .

"Por ejemplo, las distintas áreas del cerebro no funcionan de forma aislada, lo que sugiere que la evolución de las regiones interconectadas, como el tálamo y la corteza cerebral, podría estar correlacionada de alguna manera. Además, un área del cerebro en reptiles y mamíferos que se deriva de un común La estructura ancestral podría haber evolucionado de tal manera que sigue siendo ancestral en un clado hoy, mientras que es "moderna" en el otro. Por el contrario, podría ser que ambos clados ahora contengan una mezcla de común (antiguo) y específico (novedoso). tipos de neuronas. Estos son los tipos de preguntas que nuestros experimentos intentaron abordar", agrega Laurent.

Si bien los enfoques tradicionales para comparar regiones de desarrollo y proyecciones en el cerebro no tienen la resolución necesaria para revelar estas similitudes y diferencias, Laurent y su equipo adoptaron un enfoque transcriptómico celular. Usando una técnica llamada secuenciación de ARN unicelular que detecta una gran fracción de las moléculas de ARN (transcriptomas) presentes en células individuales, los científicos generaron un atlas de tipo celular del cerebro del dragón barbudo australiano Pogona vitticeps y lo compararon con el ratón existente. conjuntos de datos cerebrales.

Las comparaciones transcriptómicas revelan clases compartidas de tipos de neuronas

"Hicimos un perfil de más de 280.000 células del cerebro de Pogona e identificamos 233 tipos distintos de neuronas", explica David Hain, estudiante graduado en Laurent Lab y coautor del estudio. "La integración computacional de nuestros datos con datos de ratones reveló que estas neuronas se pueden agrupar transcriptómicamente en familias comunes, que probablemente representan tipos de neuronas ancestrales", dice Hain. Además, descubrió que la mayoría de las áreas del cerebro contienen una combinación de tipos de neuronas comunes (antiguos) y específicos (novedosos).

La estudiante de posgrado Tatiana Gallego-Flores utilizó técnicas histológicas para mapear estos tipos de células en todo el cerebro del dragón y observó (entre otras cosas) que las neuronas del tálamo podían agruparse en dos dominios transcriptómicos y anatómicos, definidos por su conectividad con otras regiones del cerebro. Debido a que estas regiones conectadas han tenido diferentes destinos en mamíferos y reptiles, siendo una de estas regiones muy divergente, comparar los transcriptomas talámicos de estos dos dominios resultó ser muy interesante. De hecho, reveló que la divergencia transcriptómica coincidía con la de las regiones objetivo.

"Esto sugiere que la identidad transcriptómica neuronal refleja de alguna manera, al menos en parte, la conectividad de largo alcance de una región a sus objetivos. Dado que no tenemos los cerebros de los vertebrados antiguos, reconstruir la evolución del cerebro durante los últimos 500 millones de años requerirá conectar datos moleculares, de desarrollo, anatómicos y funcionales muy complejos de una manera que sea autoconsistente. Vivimos en tiempos muy emocionantes, porque esto se está volviendo posible ", concluye Laurent. + Explora más

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