O que há nos humanos que nos separa dos primatas não humanos, nossos parentes vivos mais próximos? Um dos maiores diferenciais, do ponto de vista científico, é o tamanho de nossos cérebros muito maiores – e agora, descobrimos um segredo chave por trás desse crescimento incomparável.
Em uma nova pesquisa comparando diferentes tipos de organóides cerebrais – massas miniaturizadas de tecido cerebral cultivadas a partir de células-tronco – os cientistas descobriram uma diferença fundamental de desenvolvimento no desenvolvimento de células-tronco neurais entre humanos, gorila e tecido cerebral de chimpanzés.
As células-tronco neurais (também chamadas de células neuroepiteliais) são uma forma de célula-tronco multipotente, dando origem aos neurônios e células gliais que compõem o sistema nervoso central. Mas a maneira como essa transição ocorre durante o desenvolvimento inicial do cérebro não é a mesma em todos os primatas, mostra a nova pesquisa.
À medida que as células-tronco neurais fazem a transição para tipos específicos de células cerebrais, elas mudam de forma, o que por sua vez afeta a taxa na qual podem se dividir e, eventualmente, formar neurônios. Em ratos, sabia-se que essa mudança de forma ocorre em apenas algumas horas, limitando em última análise a quantidade de células cerebrais que os animais produzem.
Acima: Células-tronco neurais em cinco dias, com uma forma diferente e menos alterada em humanos (à esquerda) em comparação com os macacos (à direita).
Agora, cientistas do Laboratório de Biologia Molecular (LMB) do Conselho de Pesquisa Médica do Reino Unido demonstraram que o processo leva muito mais tempo em primatas, durando vários dias, na verdade. Para gorilas e chimpanzés, a mudança de forma retardada dá a eles cerca de cinco dias para continuar gerando novos neurônios.
As células neuroepiteliais humanas demoram ainda mais para a transição – até uma semana inteira, permitindo que os processos de neurogênese funcionem por mais tempo, o que, por sua vez, faz mais células cerebrais, mais tecido cerebral e, por fim, produzindo cérebros maiores (ou, como visto aqui, organoides maiores sentados em um prato).
“Descobrimos que uma alteração retardada na forma das células no cérebro inicial é suficiente para mudar o curso do desenvolvimento, ajudando a determinar o número de neurônios que são produzidos”, explica a bióloga do desenvolvimento e pesquisadora-chefe Madeline Lancaster.
“É notável que uma mudança evolutiva relativamente simples na forma da célula possa ter consequências importantes na evolução do cérebro.”
Além de identificar a diferença na transição, no entanto, a análise dos organoides também revelou o que torna possíveis as mudanças de desenvolvimento.
De acordo com os pesquisadores, um gene chamado ZEB2 desempenha um papel central na regulação do processo, fazendo com que as células-tronco neurais mudem de forma e amadureçam efetivamente mais cedo, o que encurta a quantidade de tempo que podem proliferar antes de se tornarem as células progenitoras que eventualmente se formam em neurônios .
Acima: Organóides do cérebro humano com cinco semanas de idade, substancialmente maiores que os organoides do gorila e do chimpanzé (da esquerda para a direita, respectivamente).
Não apenas isso, mas em experimentos em que a dinâmica de expressão de ZEB2 foi manipulada, os pesquisadores mostraram que os organóides também podem ser manipulados – com os organoides do cérebro humano ficando menores quando o gene foi aprimorado e um organoide de gorila mais parecido com o volume do cérebro humano tecido quando ZEB2 foi inibido.
Os pesquisadores enfatizam que o tecido organoide nunca é uma representação perfeita dos órgãos reais dos animais, então não podemos concluir que a atividade e inatividade do ZEB2 funcionaria exatamente da mesma maneira em cérebros de primatas humanos ou não humanos reais.
No entanto, os pesquisadores dizem que esta é uma grande pista sobre o que provavelmente é responsável por grande parte da diferença no tamanho do cérebro entre humanos e outros grandes macacos – e estudos futuros, incluindo experimentos com camundongos transgênicos ou imagens de embriões de macacos, podem lançar mais luz ainda .
“Isso fornece alguns dos primeiros insights sobre o que é diferente no cérebro humano em desenvolvimento que nos diferencia de nossos parentes vivos mais próximos, os outros grandes macacos”, disse Lancaster.
“Sinto que realmente aprendemos algo fundamental sobre as questões que me interessam desde que me lembro – o que nos torna humanos.”
Publicado em 26/03/2021 10h32
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