Scienze

In che cosa il cervello dei Neanderthal era diverso dal nostro?

Per la prima volta è stato possibile riprodurre, in un "cervello in provetta", gli effetti di un'alterazione genetica tipica dei Neanderthal.

Gli studi sull'evoluzione del cervello si scontrano con un problema di natura squisitamente pratica: il cervello non si fossilizza e mancano reperti concreti da poter analizzare. Per colmare queste lacune, un gruppo di scienziati dell'Università della California a San Diego ha sfruttato uno strumento che di rado incrocia la paleoantropologia, ossia le cellule staminali: questi precursori di ogni altro tipo cellulare possono essere usati per costruire organoidi, "bozze" in miniatura di organi del corpo umano solitamente impiegate nella ricerca medica.

mini-Cervello Neanderthal. Il team californiano ha programmato le cellule staminali per esprimere un'alterazione genetica tipica del cervello Neanderthal, e ha poi osservato le conseguenze di tutto questo sul conseguente organoide - un mini-cervello "neanderthalizzato", un obiettivo perseguito già da qualche anno.

Nella ricerca pubblicata su Science, Alysson R. Muotri e colleghi hanno catalogato le differenze tra i genomi di alcune moderne popolazioni umane e quelli di Neanderthal e Denisoviani, per concentrarsi infine su un'alterazione particolarmente significativa per lo sviluppo cerebrale, a carico del gene NOVA1. Il gene alterato svolge un importante ruolo regolatore, perché influenza l'attività di molti altri geni durante il neurosviluppo. Sfruttando le forbici molecolari CRISPR, gli scienziati hanno obbligato cellule staminali umane ad esprimere la mutazione "neanderthaliana" sul gene in questione, ottenendo per tutta risposta organoidi cerebrali con alcune caratteristiche Neanderthal - alcune, perché quella riprodotta è solo una delle 61 alterazioni genetiche cruciali per il cervello inizialmente individuate.

Gli organoidi cerebrali sono agglomerati di cellule non più grandi di una lenticchia, ben lontani da somigliare a cervelli veri e propri: per esempio non contengono tessuti fondamentali, come le cellule di supporto della glia, né sono connessi a vasi sanguigni. Muotri e colleghi sono riusciti a riprodurre in questi cervelli semplificati un'attività elettrica ad andamento oscillatorio, con onde cerebrali simili a quelle prodotte dai cervelli umani. Ma si tratta di un'attività nervosa senza un significato cognitivo.

UC San Diego Health Sciences
Organoidi di cervelli "neanderthalizzati" (a sinistra) a confronto con organoidi cerebrali umani (a destra). Anche la forma è visibilmente diversa. © Shutterstock

Gli organoidi Neanderthal sono risultati già nell'aspetto molto diversi da quelli di sapiens, e le differenze si sono estese anche alla velocità di proliferazione cellulare, alla formazione delle sinapsi (le connessioni tra neuroni) e all'attività elettrica delle connessioni cerebrali. Gli impulsi elettrici sono parsi più elevati nelle prime fasi di formazione del mini-cervello, ma meno sincronizzati rispetto a quanto osservato in organoidi umani.

Già molto diversi. «Lo studio si è focalizzato su un unico gene che differenzia uomo moderno dai nostri parenti estinti. È affascinante vedere come l'alterazione di un singolo paio di basi del DNA umano influenzi il modo in cui il cervello è connesso. In futuro, vogliamo guardare agli altri 60 geni per capire che cosa succede quando ognuno di essi, o una combinazione di due o più, sono alterati» ha spiegato Muotri. «L'abilità di comparare uomo moderno ad altri ominini estinti usando organoidi provvisti di antiche varianti genetiche costituisce un campo di studi interamente nuovo». 

16 febbraio 2021 Elisabetta Intini
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