Gyles Lewis
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I Neanderthal si estinsero circa 40.000 anni fa, ma grazie a una scienza all'avanguardia, ora c'è un laboratorio in California che ha piastre di Petri piene di versioni a grandezza di pisello del cervello degli uomini delle caverne.
Perché i ricercatori coltivano e studiano questi mini cervelli? Il motivo, dicono, è che questi piccoli grumi neurali potrebbero rivelare perché i Neanderthal si sono estinti e Homo sapiens ha continuato a conquistare gran parte del pianeta.
"Gli uomini di Neanderthal sono affascinanti perché hanno condiviso la Terra con noi, e ora ci sono prove genetiche che abbiamo effettivamente riprodotto con loro", ha detto il leader dello studio Alysson Muotri, direttore del Programma sulle cellule staminali dell'Università della California, San Diego (UCSD). [11 parti del corpo coltivate in laboratorio]
Forse le differenze genetiche tra i cervelli di Neanderthal e umani spiegano la loro scomparsa e il nostro successo, ha detto Muotri. In altre parole, è possibile che gli esseri umani abbiano raggiunto grandi progressi tecnologici perché abbiamo reti neurali sofisticate, mentre i Neanderthal no.
Muotri ha presentato la ricerca, che deve ancora essere pubblicata in una rivista peer-reviewed, a una conferenza UCSD chiamata Imagination and Human Origins il 1 giugno.
Costruire un cervello
Per indagare, Muotri ei suoi colleghi hanno confrontato il genoma dei Neanderthal (precedentemente estratto da ossa fossili e sequenziato da altri ricercatori) con quello degli esseri umani moderni. Su 200 geni candidati che hanno mostrato differenze significative tra le due specie, i ricercatori hanno deciso di concentrarsi su uno solo: un regolatore dell'espressione genica principale noto come NOVA1.
NOVA1 è altamente espresso durante lo sviluppo neurologico ed è stato collegato a condizioni neurali, come l'autismo e la schizofrenia, ha detto Muotri. Il gene NOVA1 è notevolmente simile negli esseri umani e nei Neanderthal - solo una singola coppia di basi (o coppia di "lettere" di DNA) è diversa tra i due.
Gli scienziati hanno già coltivato mini organi umani, noti come organoidi, in laboratorio. Per far crescere mini cervelli di Neanderthal (che i ricercatori chiamavano scherzosamente Neanderoidi), hanno usato lo strumento di modifica genetica noto come CRISPR per "Neandertalizzare" cellule staminali pluripotenti umane, o cellule immature che possono svilupparsi in qualsiasi cellula del corpo, ha detto Muotri.
Quindi, utilizzando il loro protocollo interno, "abbiamo convinto le cellule staminali a diventare un organoide cerebrale", un processo che richiede da sei a otto mesi, ha detto Muotri. Ora completamente cresciuti, i Neanderoidi misurano circa 0,2 pollici (0,5 centimetri) di dimensione, "quindi puoi effettivamente vederli ad occhio nudo una volta che sono maturi", ha detto.
I mini cervelli non possono ingrandirsi perché non sono vascolarizzati, il che significa che non hanno un apporto di sangue. Piuttosto, le mini cellule cerebrali (ce ne sono fino a 400.000 per cervello) ricevono i nutrienti per diffusione.
"È possibile che in futuro potremmo far crescere un organoide più grande", ha detto Muotri. "Stiamo lavorando su questo creando vasi sanguigni artificiali bio-stampati al loro interno".
Nette differenze
I cervelli umani cresciuti in laboratorio sono generalmente rotondi, ma i Neanderoidi non lo erano. Invece, i mini cervelli di Neanderthal avevano strutture tubolari allungate che davano loro una forma simile a un popcorn ", ha detto Muotri.
Alcune delle cellule neanderoidi sono anche migrate più velocemente dalla sorgente durante lo sviluppo, il che potrebbe spiegare l'insolita formazione di popcorn, ha osservato. [Immagini 3D: esplorazione del cervello umano]
Inoltre, Muotri ha aggiunto che i Neanderoidi non avevano tante connessioni sinaptiche, o connessioni tra neuroni, e avevano reti neuronali alterate. Queste caratteristiche sembrano simili ai mini cervelli umani cresciuti da persone con autismo, ha detto. Tuttavia, è difficile dire cosa significhi questa somiglianza, semmai, ha detto.
"Una correlazione non significa che siano simili", ha detto Muotri. "Possiamo solo speculare su questo in questa fase".
Tuttavia, la ricerca è ancora nelle fasi iniziali ed è importante notare che il progetto ha alcune limitazioni, ha affermato Svante Pääbo, direttore del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology di Lipsia, in Germania, che non è stato coinvolto nella ricerca.
"Gli organoidi sono ben lungi dall'essere in grado di dirci come funzionano i cervelli degli adulti", ha detto Pääbo alla rivista Science. Lui ei suoi colleghi stanno anche lavorando alla creazione di mini cervelli di Neanderthal, e il metodo a volte può introdurre mutazioni non intenzionali, ha detto Pääbo.
Anche così, con esperimenti controllati "Sono abbastanza fiducioso che supereremo questi dubbi", ha detto Pääbo a Science Magazine, aggiungendo che spera di confrontare i Neanderoidi con mini cervelli creati da scimpanzé o cellule umane.
Qual è il prossimo
La squadra di Muotri sta ora affrontando un'altra sfida simile alla fantascienza. Hanno ideato un modo per i robot di misurare i segnali elettrici del cervello inviati dai mini cervelli umani. Collegando i robot con i mini cervelli, sperano di creare un "ciclo di feedback di apprendimento" che aiuterà il cervello a dirigere il robot per esplorare l'ambiente circostante.
"In definitiva, vogliamo confrontare l'organoide di Neandertalizzato [con il robot] per testare la sua capacità di apprendere", ha detto Muotri.
In tutto, la ricerca sugli organoidi può rivelare quali varianti genetiche sono fondamentali per il successo umano. "Facendo questo sistematicamente, impareremo quali sono le alterazioni genetiche che ci hanno reso unicamente umani e perché sono stati selezionati positivamente", ha detto Muotri.
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