Las neuronas habrían nacido en el mar, según un estudio español

Sin duda, las neuronas son los átomos cerebrales, la unidad mínima del pensamiento. Por ello la pregunta clave es, ¿cuándo surgieron? De acuerdo con un estudio publicado en Cell y liderado por científicos del Centro de Regulación Genómica de Barcelona, su origen sería similar al de la vida: en el mar. Más precisamente en los placozoos, animales marinos de tamaño milimétrico.

Los autores hallaron evidencia de que las células secretoras especializadas encontradas en estas criaturas antiguas y únicas pueden haber dado origen a neuronas en animales más complejos. Los placozoos son animales diminutos, del tamaño aproximado de un gran grano de arena, que se alimentan de algas y microbios que viven en la superficie de las rocas en mares cálidos y poco profundos. Estas criaturas son tan simples que viven sin órganos. Se cree que aparecieron por primera vez en la Tierra hace unos 800 millones de años.

Las criaturas marinas coordinan su comportamiento gracias a células peptidérgicas, un tipo especial de células que liberan pequeños péptidos que pueden dirigir el movimiento o la alimentación del animal. Impulsados por la intriga sobre el origen de estas células, los autores del estudio emplearon una serie de técnicas moleculares y modelos computacionales para comprender cómo evolucionaron los tipos de células placozoarias y así reconstruir cómo podrían haber sido y funcionado nuestros ancestros antiguos.

El equipo, liderado por Xavier Grau-Bové, Sebastián R. Najle y Arnau Sebé-Pedros, primero hicieron un mapa de todos los diferentes tipos de células placozoarias, anotando sus características en cuatro especies diferentes. Cada tipo de célula tiene una función especializada que proviene de ciertos conjuntos de genes. Los mapas o "atlas celulares" permitieron a los científicos trazar grupos o "módulos" de estos genes. Luego crearon un mapa de las regiones reguladoras del ADN que controlan estos módulos genéticos, revelando una imagen clara de lo que hace cada célula y cómo trabajan juntas. Finalmente, llevaron a cabo comparaciones entre especies para reconstruir cómo evolucionaron los tipos de células.

La investigación demostró que los nueve tipos de células principales de los placozoos parecen estar conectados por muchos tipos de células "intermedias" que cambian de un tipo a otro. Las células crecen y se dividen, manteniendo el delicado equilibrio de tipos de células necesarios para que el animal se mueva y coma. Los autores también encontraron catorce tipos diferentes de células peptidérgicas, pero eran diferentes a todas las demás células y no mostraban tipos intermedios ni signos de crecimiento o división.

Sorprendentemente, las células peptidérgicas compartían muchas similitudes con las neuronas, un tipo de célula que no apareció hasta muchos millones de años después en animales más avanzados. Los análisis entre especies revelaron que estas similitudes son exclusivas de los placozoos y no aparecen en otros animales de ramificación temprana, como las esponjas o algunos tipos de medusas.

Las similitudes entre las células peptidérgicas y las neuronas eran triples. En primer lugar, descubrieron que estas células placozoarias se diferencian de una población de células epiteliales progenitoras a través de señales de desarrollo que se asemejan a la neurogénesis, el proceso mediante el cual se forman nuevas neuronas, en animales más evolucionados.

En segundo lugar, descubrieron que las células peptidérgicas tienen muchos módulos genéticos necesarios para construir la parte de una neurona que puede enviar un mensaje, sin embargo, estas células están lejos de ser una verdadera neurona, ya que carecen de los componentes para el extremo receptor de un mensaje neuronal o de los componentes necesarios para conducir señales eléctricas.

Finalmente, los autores utilizaron técnicas de aprendizaje profundo para demostrar que los tipos de células placozoarias se comunican entre sí mediante un sistema en las células donde proteínas específicas, llamadas GPCR (receptores acoplados a proteína G), detectan señales externas e inician una serie de reacciones dentro de la célula. Estas señales externas están mediadas por neuropéptidos, mensajeros químicos utilizados por las neuronas en muchos procesos fisiológicos diferentes.

El estudio demuestra que los componentes básicos de la neurona se formaron hace 800 millones de años en animales ancestrales que vivían en los mares poco profundos de la antigua Tierra. Desde un punto de vista evolutivo, las primeras neuronas podrían haber comenzado como algo parecido a las células secretoras peptidérgicas de los placozoos actuales.

Los autores del estudio creen que, a medida que los investigadores de todo el mundo continúen secuenciando genomas de alta calidad de diversas especies, los orígenes de las neuronas y la evolución de otros tipos de células serán cada vez más claros. “Las células son las unidades fundamentales de la vida, por lo que comprender cómo surgen o cambian con el tiempo es clave para explicar la historia evolutiva de la vida”, concluye Grau-Bové.