Animales del tamaño de un grano de arena formaron las primeras neuronas hace 800 millones de años

Las primeras neuronas se habrían originado hace 800 millones de años en animales ancestrales que pastaban discretamente en los mares poco profundos de la antigua Tierra. Tenían unas células similares a las neuronas actuales que evolucionaron hasta alumbrar la cognición en animales complejos.

Las neuronas son las células básicas del sistema nervioso y las responsables de transmitir información entre sí. Cuando leemos este artículo, las neuronas de nuestro cerebro se activan para procesar la información que estamos recibiendo.

El proceso de lectura involucra a muchas partes del cerebro, en las que las neuronas se comunican entre sí a través de sinapsis, las conexiones que les permiten compartir información mediante señales químicas y eléctricas.

Este proceso neuronal de lectura es bastante conocido, pero lo que sigue siendo un misterio es cómo se formaron las neuronas.

Sabemos que la evolución de las neuronas fue un proceso gradual que requirió millones de años, pero una investigación publicada ahora en la revista Cell arroja nueva luz sobre esa evolución que culminó con la aparición de las neuronas actuales.

Primeras neuronas

Investigadores del Centro de Regulación Genómica de Barcelona han obtenido evidencia de que las células secretoras especializadas encontradas en los placozoos pueden haber dado lugar a neuronas en animales más complejos, según se informa en un comunicado.

Los placozoos son animales diminutos, del tamaño aproximado de un gran grano de arena: se alimentan de algas y microbios que viven en la superficie de las rocas y otros sustratos que se encuentran en mares cálidos y poco profundos.

Estas criaturas marinas coordinan su comportamiento gracias a células peptidérgicas, un tipo especial de células que liberan pequeños péptidos (moléculas con dos o más aminoácidos) que pueden dirigir el movimiento o la alimentación del animal.

La investigación demostró que los nueve tipos de células principales de los placozoos comparten muchas similitudes con las neuronas y que estas similitudes son exclusivas de los placozoos y no aparecen en otros animales de ramificación temprana, como las esponjas o las medusas peine (ctenóforos).

Tres similitudes

Las similitudes entre las células peptidérgicas y las neuronas son triples. En primer lugar, estas células placozoarias emiten señales de desarrollo que se asemejan a la neurogénesis, el proceso mediante el cual se forman nuevas neuronas en cnidarios y bilateria.

En segundo lugar, estas células peptidérgicas tienen muchos módulos genéticos necesarios para construir la parte de una neurona que puede enviar un mensaje (el andamio presináptico).

Finalmente, los autores comprobaron que las células placozoarias se comunican entre sí mediante mensajeros químicos como los utilizados por las neuronas en muchos procesos fisiológicos diferentes.

El amanecer de la neurona

Los autores de esta investigación concluyen que los componentes básicos de la neurona se formaron hace 800 millones de años en estos animales ancestrales que pastaban discretamente en los mares poco profundos de la antigua Tierra.

Desde un punto de vista evolutivo, las primeras neuronas podrían haber comenzado como algo parecido a las células secretoras peptidérgicas de los placozoos actuales.

Estas células se comunicaban mediante neuropéptidos, pero con el tiempo obtuvieron nuevos módulos genéticos que les permitieron crear estructuras postsinápticas, formar axones y dendritas y crear canales iónicos que generan señales eléctricas rápidas.

Estas innovaciones fueron fundamentales para el surgimiento de las neuronas hace alrededor de cien millones de años, después de que los antepasados de los placozoos aparecieran por primera vez en la Tierra.

Historia pendiente

Sin embargo, aún está por contarse la historia evolutiva completa de los sistemas nerviosos. Se cree que la primera neurona moderna se originó en el ancestro común de los cnidarios y bilaterales hace unos 650 millones de años.

Y, sin embargo, aunque existen células de tipo neuronal en los ctenóforos, tienen importantes diferencias estructurales y carecen de la expresión de la mayoría de los genes que se encuentran en las neuronas modernas.

La presencia de algunos de estos genes neuronales en las células de los placozoos y su ausencia en los ctenóforos plantea nuevas preguntas sobre la trayectoria evolutiva de las neuronas, que de momento quedan sin resolver.

Pero a nosotros esta investigación nos ayuda a entender mejor cómo se hizo posible el surgimiento de las neuronas que nos permiten leer y comprender este artículo, estudiar a los placozoos y seguirle la pista al origen de las células nerviosas que alumbran la proeza evolutiva que llamamos cognición.

Referencia

Stepwise emergence of the neuronal gene expression program in early animal evolution. Sebastián R. Najle et al. Cell, September 19, 2023. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.08.027

(Una primera versión de este artículo se publicó el 20 de septiembre de 2023)