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Nuevos resultados sobre FOXP2

Área: Genética — jueves, 24 de noviembre de 2011

Ratones “humanizados” con nuestra versión del lenguaje FOXP2 aprenden más rápido que los ratones normales.

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Hay un gen que claramente nos diferencia de los demás animales, incluso de los primates más cercanos evolutivamente hablando como los chimpancés. Se trata de gen FOXP2 que cuando está ausente o no se presenta en su forma habitual causa graves problemas de aprendizaje a los humanos.
Este gen se descubrió en los noventa al estudiar una familia británica, conocida como KE que en tres generaciones han sufrido severos problemas con su capacidad de lenguaje. El análisis de sus genes llevó al descubrimiento que los miembros de esta familia padecían una anormalidad genética que inactivaba una de las copias de FOXP2.
Muchos vertebrados presentan versiones de este mismo gen, que juega un papel en el desarrollo de varios circuitos cerebrales importantes que controlan el aprendizaje y el movimiento. Pero en humanos este gen presenta unas diferencias sutiles que le distinguen del que tienen otros animales. En el caso del chimpancé, por ejemplo, la diferencia es de sólo dos aminoácidos.
El equipo de Svante Pääbo del Instituto Max Planck demostró en su día que la versión del gen FOXP2 de los humanos modernos es idéntica a la que tenían los neandertales. Esto sugiere que esta mutación tuvo que aparecer antes de que ambos linajes divergieran hace 500.000 años.
¿Qué pasaría si modificáramos genéticamente un chimpancé para que poseyera la versión humana de FOXP2? ¿Sería más inteligente? ¿Desarrollaría algún tipo de lenguaje? Este experimento todavía no se ha efectuado, pero sí se ha hecho ya con ratones.
En un estudio relativamente reciente, se “humanizaron” ratones con la versión humana de este gen, y se descubrió que los nuevos ratones eran exploradores menos intrépidos cuando se les separaba de sus madres y los ruidos ultrasónicos que producían eran diferentes de los de los demás. Además, el examen de sus cerebros reveló que contenían más neuronas y éstas tenían más dentritas, algo que, en teoría, mejorarían la comunicación entre ellas.
Otra diferencia cerebral que presentaban era que las neuronas del ganglio basal eran más rápidas a la hora de no responder después de una estimulación eléctrica repetitiva, un rasgos denominado depresión a largo plazo y que tiene implicaciones en el aprendizaje y la memoria.
Ahora un nuevo estudio de Christiane Schreiweis, del Instituto Max Planck, ha sido presentado en un congreso celebrado hace unos días en Chicago. Al parecer los ratones con la versión humana de este gen aprenden más rápido que los ratones normales. Esta investigadora sometió a la prueba del laberinto a estos ratones “humanizados” y pudo comprobar que encontraban la recompensa de agua más fácilmente que su congéneres no mutantes. Para esta tarea los ratones mutantes necesitaban 8 días de entrenamiento para alcanzar un 70% de éxito, mientras que los normales necesitaban 4 días más.
Al parecer los ratones se ayudaban de pistas visuales como las texturas de las superficies del laberinto para poder encontrar el camino adecuado hasta la meta. Según esta investigadora, la versión humana del gen FOXP2 ayuda a los ratones a integrar más fácilmente las indicaciones visuales y táctiles cuando están aprendiendo el camino dentro del laberinto.
En humanos esta mutación puede que ayude a la nuestra especie a aprender el complejo movimiento muscular necesario para producir y combinar los sonidos necesarios para crear palabras y frases.
En ese mismo congreso Ulrich Bornschein, también del Instituto Max Planck, ha presentado un trabajo en el que muestra que de esos dos aminoácidos diferentes en la versión humana de FOXP2 sólo uno es necesario y que el otro no tiene ningún efecto. Resultado lógico porque otros mamíferos, como los perros y lobos, presentan sólo esa mutación en ese segundo aminoácido y no tiene efecto sobre sus cerebros.
Todavía no está claro qué es lo que ayuda a los humanos a traducir pensamientos a lenguaje hablado automáticamente y sin esfuerzo aparente, ni el papel que FOXDP2 juega en esa tarea. Es probable que haya otros genes implicados.
De todos modos es interesante meditar sobre el hecho de que una mutación sobre sólo un aminoácido haya sido tan determinante en la evolución de nuestra especie. ¿Qué hubiera pasado si no se hubiese dado? ¿Qué habría sucedido si se hubiesen dado otras mutaciones que hubiesen aumentado nuestra inteligencia y que finalmente no se dieron?
Parece que la esencia del ser humano también está escondida en esa secuencia histórica de mutaciones genéticas irrepetibles por siempre y para siempre. Debe ser maravilloso estudiarlo y saber sobre los resultados alcanzados.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3666

Fuentes y referencias:
Noticia en Nature.
Artículo 1.
Artículo 2.
Artículo 3.
Artículo 4.
Ilustración: por r8r.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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4 Comentarios

  1. Ramanujan:

    A continuación amplío algún aspecto relativo a esta interesante entrada extraído del libro publicado recientemente por uno de los mayores expertos en neurociencia, el estadounidense Michael S. Gazzaniga: “¿Qué nos hace humanos?”

    “A raíz de ciertas graves patologías clínicas cerebrales se descubrió que había otro gen que influía en las mismas, donde había una sola mutación en un par de bases: la “adenina” sustituía a la “guanina”. El resultado de esta mutación es un cambio en la proteína denominada FOXP2, la que es codificada por dicho gen, que provoca un cambio de aminoácido, la sustitución de “arginina” por “histidina”. La causa, pues, era la mutación de ese gen denominado también FOXP2.
    ¿Cómo es posible que ese pequeño cambio cause tanto trastorno? Hay muchos genes FOX diferentes. Se trata de una gran familia de genes que codifican proteínas con lo que se conoce por un “dominio de cabeza de tenedor”. “Cabeza de tenedor” es una ristra de 80 a 100 aminoácidos que forman una figura específica, unida a un área específica de ADN, como una llave que encaja en una cerradura.
    Las “proteínas FOX” son un “Factor de transcripción”. ¿Qué es eso? Un gen tiene una “región codificante” y una “región reguladora”. La “región codificante” es la receta para la construcción de la proteína.
    Para que esta se pueda construir, la receta de la secuencia de ADN se tiene que copiar primero en copias intermedias de “ARN mensajero”, (ARN – m), las plantillas para la fabricación de proteínas, mediante un proceso llamado “transcripción”.

    Factor de transcripción unido a la secuencia de ADN que reconoce

    La “región reguladora” determina el número de copias de “ARN – m” y, por tanto, la cantidad de proteína que se va a producir. Un “factor de transcripción” es una proteína que se une a la “región reguladora” y modula sus niveles de transcripción. Los “factores de transcripción con “dominio de unión de cabeza de tenedor” son específicos de determinadas secuencias de ADN, así que no se unen indicriminadamente. La elección de objetivos puede variar dependiendo de la forma de la cabeza de tenedor y del entorno celular y del entorno celular y puede aumentar o reducir la transcripción.

    La ausencia de un “factor de transcripción” puede afectar a un número desconocido y potencialmente elevado de genes. Podemos imaginar un “factor de transcripción” como un interruptor que enciende o apaga la expresión de un determinado número de genes. Podrían ser unos cuantos o podrían ser 2500. Si la “proteína de cabeza de tenedor” no puede unirse a la “región reguladora” de una cadena de ADN, no funcionará el interruptor para producir las proteínas que esa zona codifica. Muchas “proteínas de cabeza de tenedor” son reguladoras cruciales del desarrollo embrionario que convierte a las células indiferenciadas, células madre, en tejidos y órganos especializados. Se sabe que en este caso concreto, la proteína FOXP2 afecta a los tejidos del cerebro, pulmones, intestino y corazón, entre otros.
    Si el “gen FOXP2” es tan importante, ya que si es defectuoso genera anomalías importantes en el lenguaje, ¿es entonces exclusivo de los seres humanos? Pues, no. El “gen FOXP2” está presente en un amplio espectro de mamíferos. Si comparamos el ratón y el hombre la proteína codificada por el “gen FOXP2” difiere en solo tres aminoácidos. Se ha descubierto que dos de estas diferencias tuvieron lugar tras la separación de los linajes de homínidos y chimpancés. Los humanos sí tienen una versión única del “gen FOXP2”, que produce proteínas únicas. Las dos mutaciones del “gen humano” cambiaron las propiedades de unión de la proteína y esto pudo haber tenido un efecto muy importante en la expresión de otros genes. Se estima que estas mutaciones habrían tenido lugar durante los últimos 200000 años y habrían sido objeto de una evolución y selección positiva aceleradas, que proporcionarían una ventaja competitiva. Es significativo que este sea el mismo intervalo temporal estimado para la aparición de nuestra especie y del lenguaje hablado.
    Se pone de manifiesto aquí, que una cosa es hablar de genes y otra muy distinta hablar de “expresión de dichos genes”. Otro estudio comparativo, ha identificado 91 genes que se expresan en la corteza humana, en comparación con la de los chimpancés, el 90 % de los cuales están “sobrerregulados”, lo que significa que en los seres humanos sus niveles de expresión se incrementan.”

  2. Miguel Angel:

    Estimado Ramanujan:

    Muy generosa tu aportación. Si me parece maravilloso como dice Neo la aventura de descubrir que nos hace humanos mucho mas maravilloso me parece que se haya confirmado que somos PARIENTES.
    Dice “3 aminoácidos de diferencia con el ratón”…¿no os parece estupendo?…no me cansaré de ensalzar el valor que tiene el descubrimiento de que TODOS los seres del planeta seamos parientes.
    Ya no tiene sentido, ni Ética, ni nada el maltrato animal, o el racismo, o los nacionalismos que tanto sufrimiento han provocado, al final la Ciencia ha hablado, señores: somos parientes, no hay razas superiores y además tenemos muy pocos genes para explicar todoas esas “diferencias enre nosotros”, son solo culturales, producto del azar (o parente azar), el aislamiento y la tendencia que tenemos a no cambiar y a reivindicar siempre “lo nuestro”, como si hubiese algo que fuese relamente “nuestro” en este Universo.

    Un gen que nos diferencia de los otros primates…y tantas cosas que nos unen…
    Saludos/abrazos

  3. Miguel Angel:

    Estimados Neo Y Ramunujan:

    La NASA ha confirmado el lanzamiento del Mars Science Laboratory (Curiosity) para dentro de dos dias. Creo que con pocas probabilidades de encontrar vida, pero lo importante es dejar el asunto mas claro. Siento ser reiterativo si ya lo habías leído en la noticia de “zona habitable mas amplia).

  4. Gerardo:

    Esa noticia del raton inteligente es vieja, sino preguntenle a Pinky y cerebro

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