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Perché il cervello umano è più grande di quello delle scimmie

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Il cervello umano è dotato di un numero di neuroni tre volte maggiore rispetto a quello dei nostri parenti più prossimi nel regno animale, ovvero scimpanzé e gorilla, e a fare luce sulle differenze occorse tra le diverse specie è un nuovo studio guidato dai ricercatori del Medical Research Council dell’Università di Cambridge, pubblicato sulla rivista Cell.

Partendo da un confronto fatto tra organoidi cerebrali di umani, scimpanzé e gorilla, si è voluto verificare quale dei tre crescesse di più rispetto agli altri. Precisando che un organoide è una versione semplificata e a dimensioni ridotte di un organo riprodotto in vitro e in 3d, dallo studio è emerso che quello umano detiene il primato relativo alla crescita; dunque la differenza tra noi e le altre grandi scimmie sarebbe nella dimensione del nostro cervello.

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La dott.ssa Madeline Lancaster, del MRC Laboratory of Molecular Biology, che ha condotto lo studio, ha dichiarato: “Ciò fornisce alcune delle prime informazioni su ciò che è diverso nello sviluppo del cervello umano che ci distingue dai nostri parenti viventi più stretti, le altre grandi scimmie. La differenza più evidente tra noi e le altre scimmie è quanto sia incredibilmente grande il nostro cervello“.

Lo sviluppo del cervello segue un processo che vede i neuroni formarsi da cellule staminali dette progenitori neurali, i quali inizialmente hanno una forma cilindrica e iniziano a suddividersi mantenendo la medesima forma; più si moltiplicano e più alto sarà il numero di neuroni che si avranno in secondo momento.

Quando il processo di suddivisione rallenta, queste cellule diventano di forma conica. Grazie agli organoidi cerebrali, gli studiosi hanno potuto vedere come le cellule progenitrici umane abbiano mantenuto la forma cilindrica più a lungo rispetto a scimpanzé e gorilla, producendo col tempo un numero maggiore di cellule.

Quindi più neuroni, maggiore dimensione dell’encefalo.

Un altro fattore fondamentale a stabilire la differenza tra le specie sarebbe nelle diverse velocità nella transizione da progenitore neurale a neurone, perché le cellule umane avrebbero avuto un lasso di tempo maggiore per moltiplicarsi.

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Ma cosa avrebbe scatenato queste differenze? Secondo lo studio in esame, responsabile sarebbe il gene ZEB2 che si sarebbe attivato più presto nelle scimmie rispetto agli uomini. Una differenza solo apparentemente minima, ma che ha provocato una differenza enorme nel processo evolutivo: ha dato vita a quel processo che ha reso noi umani uomini.

Il dottor Lancaster ha detto: “Abbiamo scoperto che un cambiamento ritardato nella forma delle cellule nel cervello iniziale 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 cellulare possa avere conseguenze importanti nell’evoluzione del cervello. Mi sento come se avessimo davvero imparato qualcosa di fondamentale sulle domande a cui sono stato interessato da quando ricordo: cosa ci rende umano“.

La differenza tra cervello umano e quello delle scimmie dipende dall’espressione genica

Per scoprire il meccanismo genetico che guida queste differenze, i ricercatori hanno confrontato l’espressione genica – i cui geni sono attivati ​​e disattivati ​​- negli organoidi del cervello umano rispetto alle altre scimmie.

Per testare gli effetti del gene nelle cellule progenitrici dei gorilla, hanno ritardato gli effetti di ZEB2. Ciò ha rallentato la maturazione delle cellule progenitrici, facendo sì che gli organoidi cerebrali del gorilla si sviluppassero in modo più simile a quello umano, più lento e più grande.

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Al contrario, l’attivazione del gene ZEB2 prima nelle cellule progenitrici umane ha promosso la transizione prematura negli organoidi umani, in modo che si sviluppassero più come organoidi scimmia.

I ricercatori osservano che gli organoidi sono un modello e, come tutti i modelli, non replicano perfettamente i cervelli reali, in particolare le funzioni cerebrali mature. Ma per domande fondamentali sulla nostra evoluzione, questi tessuti cerebrali in un piatto forniscono una visione senza precedenti delle fasi chiave dello sviluppo del cervello umano che sarebbe impossibile studiare altrimenti.

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