Si chiama Hare5 ed è umano. Trapiantato nei topi, ha potenziato crescita e complessità cerebrale. La scienza cerca le radici dell’intelligenza
Sì, quando si parla di cervello, le dimensioni contano. E parecchio.
Ce lo conferma ancora una volta la scienza: il cervello umano, rispetto a quello di altri primati come scimpanzé o gorilla — ma anche rispetto a quello dei nostri antenati — è più grande. E ora un nuovo studio getta luce su un possibile perché.
Un team di ricercatori della Duke University ha appena pubblicato su Nature una scoperta sorprendente: trapiantando in topi da laboratorio un frammento di Dna umano, il loro cervello è aumentato di volume del 6,5%. Non è fantascienza.
Quel piccolo pezzo di genoma potrebbe essere uno degli ingranaggi chiave che ci ha resi ciò che siamo.
Il risultato è ancora in fase di studio — gli scienziati precisano che non è detto che un cervello più grande significhi anche più memoria o intelligenza — ma è comunque un indizio molto importante, perché permette di fare un passo avanti nella comprensione dei meccanismi genetici che hanno guidato lo sviluppo del nostro cervello rispetto a quello di altre specie.
Il dna umano che aumenta il cervello
I ricercatori hanno individuato un tratto di dna che agisce come un quadrante genetico, in grado di potenziare l’espressione di alcuni geni, espandendo lo strato esterno del cervello dell’animale e aumentando la produzione di cellule che diventano neuroni. Il punto di partenza del lavoro è stata l’ipotesi del ruolo fondamentale nello sviluppo del cervello giocato dalle regioni accelerate umane (Har), ovvero brevi frammenti del genoma, sequenze di Dna che sono rapidamente cambiate negli esseri umani dopo l’allontanamento evolutivo dagli scimpanzè. Il team statunitense ha così ingrandito l’Har chiamato “Hare5”, scoperto 10 anni fa, confrontandone gli effetti su topi, scimpanzè e esseri umani e ottenendo i significativi risultati in termini di ingrossamento delle neocortecce del cervello, contenenti neuroni più eccitatori, e maggiore indipendenza funzionale tra le regioni corticali quando l’Hare5 umano è stato scambiato nei topi con quello tipico della loro specie.
Il ruolo delle dimensioni del cervello
Sono del resto proprio le caratteristiche del nostro cervello a rendere unica la specie umana, sia in positivo, con per esempio la capacità di immaginare il futuro, pianificare, ma anche risolvere cruciverba o raccontare barzellette sarcastiche, che in negativo, esponendoci, a differenza degli altri animali, a condizioni come schizofrenia e disturbo bipolare.
Tra le particolarità evidenziate dalle ricerche c’è il fatto che le cellule cerebrali umane sono spesso più sottili e che il nostro cervello si sviluppa più lentamente. Ma ancor prima è risultato evidente che, rispetto alla maggior parte degli animali, in cui la dimensione del cervello è strettamente correlata alle dimensioni del corpo, questo non avviene nell’uomo. Il metro usato dagli scienziati è il cosiddetto “quoziente di encefalizzazione”, che viene ritenuto nella norma con un valore di 1. Ebbene, se nel topo si scende a 0,5, nell’elefante africano in media si tocca quota 1,3 e nello scimpanzè si sale tra 2,2 e 2,5, i valori dell’uomo si attestano tra 7,4 e 7,8. Anche nel peso dell’organo la proporzione risulta evidentemente diversa: 0,4 grammi nel topo, 440 nello scimpanzè, e 5,712 kg nell’elefante, che però è ben più grande di un essere umano, il cui cervello mediamente pesa 1,32 kg. Quanto poi ai neuroni, l’uomo, con circa 86 miliardi, ne ha in quantità pari a oltre 1.000 volte quelli del topo (71 milioni) e 13,5 volte quelli del macaco (6,4 miliardi). Per quanto le dimensioni del cervello e il numero di neuroni siano indicatori significativi, non sono in ogni caso ritenuti dagli scienziati sufficienti a spiegare la superiorità cognitiva dell’uomo. Lo stesso ampliamento del cervello con l’evoluzione, per esempio, ha privilegiato alcune aree cerebrali rispetto ad altre. C’è stato così uno sviluppo particolarmente marcato della corteccia, area che sovrintende tra le altre competenze, a pianificazione, ragionamento e linguaggio, ma anche del cervelletto, che si occupa del movimento. E si sta sempre più scoprendo che gli stessi diversi tipi di cellule cerebrali giocano un ruolo.
Alla scoperta dei misteri del cervello umano
“I nostri risultati – scrivono gli autori nell’astratto dello studio della Duke University – illustrano come piccoli cambiamenti nel Dna regolatore possano influenzare direttamente le vie di segnalazione critiche per modulare lo sviluppo del cervello. Il nostro studio ha scoperto nuove funzioni degli Har come elementi normativi chiave cruciali per l’espansione e la complessità della corteccia cerebrale umana”. Se gli Har annotati dagli scienziati sono migliaia, resta infatti ancora in gran parte sconosciuto il loro contributo funzionale specifico della nostra specie. È stato insomma aggiunto un altro tassello alla nostra conoscenza, per quanto rimangano tuttora un mistero i meccanismi esatti che hanno portato il cervello umano a crescere fino a raggiungere l’attuale complessità e dimensione, tre volte superiore a quella degli scimpanzè. I progressi della scienza, che negli ultimi anni hanno messo a disposizione dei ricercatori nuovi metodi per studiare il cervello dell’uomo e di altre specie animali, hanno in ogni caso iniziato a rivelare, in maniera assai dettagliata, quelle che sono le differenze chiave, potendo approfondire i processi interni a milioni di cellule cerebrali e catalogare geni, Rna e proteine che vengono prodotti.
Alberto Minazzi
