Desarrollo del cerebro del delfín: Estudio ADN arroja algunas claves

En el mundo de los grandes cerebros, los seres humanos tienen muy pocos competidores. Los delfines son los que más se acercan, con una proporción peso de cerebro/peso corporal justo debajo de la nuestra y justo por encima de los chimpancés. Ahora, un nuevo análisis de estos excelsos nadadores revela por primera vez algunos de los cambios genéticos que llevaron a los delfines a evolucionar grandes cerebros.

«Los delfines evolucionaron a partir de animales de relativamente pequeños cerebros como vacas e hipopótamos hasta ser animales acuáticos de grandes encéfalos, muy especializados», dice Caro-Beth Stewart, biólogo evolutivo en la Universidad Estatal de Nueva York, que  participó en el investigación . «Este es uno de los primeros estudios integrales para mirar las tasas de evolución molecular en los delfines.»

Hace cerca de 50 millones de años, el ancestro de todos los cetáceos , un grupo que incluye a delfines y ballenas, comenzó su transición de mamífero terrestre a organismo acuático estrella. Para ello, tuvo que evolucionar varias adaptaciones: perdió las extremidades, desarrolló aletas y desarrollo la capacidad de aguantar la respiración durante largos períodos de tiempo. Su cerebro también creció hasta ser casi tres veces más grande.

Para tener una idea de cómo evolucionaron estos grandes cerebros Michael McGowen, biólogo evolutivo en la Universidad Estatal de Wayne, Detroit, Michigan, y sus colegas compararon el genoma del delfín con dos de sus parientes de pequeño cerebro, la vaca y el caballo, así como con el perro .De los aproximadamente 10.000 genes codificadores de proteínas que los investigadores examinaron en el genoma delfín nariz de botella, identificaron 228 mutaciones que habían barrido la población de cetáceos. Dado que las presiones de la selección natural han favorecido la difusión de estas mutaciones a través de las especies, los investigadores supusieron que estas mutaciones eran ventajosas. Veintisiete de estas mutaciones eran en proteínas específicamente asociadas con el sistema nervioso del delfín, incluyendo la transtiretina, que ayuda al transporte de la glucosa a través de la barrera sangre-cerebro, la barrera hematoencefálica, y la proteína microcefalina, que regula en parte el tamaño de la cabeza y el cerebro. Los investigadores también encontraron cambios en otros genes que permiten que las neuronas formen y rompan conexiones más fácilmente, lo que es crucial para el aprendizaje y mejor funcionamiento cognitivo.

Además, McGowen y sus colegas descubrieron pruebas de selección positiva en los genes que afectan al sistema cardiovascular, que los autores creen que son adaptaciones para llevar la sangre y el oxígeno a los tejidos durante las inmersiones prolongadas. Ellos encontraron cambios adicionales en el pequeño número de genes dentro de las mitocondrias, organelas celulares que son las centrales eléctricas de la célula. Estos cambios indican un aumento en el metabolismo, clave para alimentar los cerebros hambrientos de energía, estas conclusiones se informaron en eñ annual meeting AAAS 2013 y en línea en las Actas de la Real Sociedad UK.

Los cambios físicos necesarios para adaptarse a la vida en el agua aparecieron con bastante rapidez, entre aproximadamente 5 y 10 millones de años. McGowen y sus colegas pensaron que esto significaría que el genoma del delfín tendría tasas de mutación rápidas, pero encontraron lo opuesto. El genoma del delfín tiene tasas de mutación mucho más lentas de lo esperado. Curiosamente, los genomas humanos también muestran una desaceleración similar en la tasa de mutación. A pesar de que todavía no está seguro de por qué, McGowen lanza la hipótesis de que esta tasa de mutación lenta puede ser de alguna manera un efecto secundario de los metabolismos rápidos y grandes cerebros.

» Debido a que los delfines también han evolucionado un cerebro grande, nos da un ejemplo de la evolución de grandes cerebros complejos para comparar la evolución de nuestros cerebros humanos», dice Stewart. «Al hacer esto , usted puede averiguar lo que es necesario para desarrollar un gran cerebro.»

Por ejemplo, los seres humanos y los delfines tenían mutaciones en el gen microcefalina, dice McGowen, lo que parece indicar que este gen puede desempeñar un papel importante en la determinación del tamaño del cerebro. Actualmente está estudiando los genomas de otros animales para ver si todos los mamíferos con grandes cerebros llevan mutaciones en este gen. Otras mutaciones, tales como las que aumentar el metabolismo para alimentar el cerebro, parecen mostrar más variación, lo que indica que el resultado es más importante que los genes específicos implicados.