O cérebro humano pode começar como dois sistemas separados: descoberta em células embrionárias muda uma ideia antiga sobre como o órgão se forma

O que você vai ver

•  Qual ideia antiga sobre a formação do cérebro essa descoberta contesta diretamente.
•  Quais dois genes marcam a diferença entre as células que originam a frente e o fundo do cérebro.
•  Há quanto tempo, na escala evolutiva, essa separação entre os dois sistemas já existe.
•  Por que água-viva ajuda a entender a origem evolutiva dessa divisão entre dois sistemas.
•  Que aplicação médica prática já surgiu dessa descoberta sobre a origem celular do cérebro.

O cérebro humano pode começar seu desenvolvimento como dois sistemas celulares completamente separados, segundo uma descoberta feita em células embrionárias que desafia diretamente uma ideia estabelecida há décadas sobre como esse órgão se forma a partir de uma única origem unificada.

Qual ideia antiga sobre a formação do cérebro essa descoberta contesta diretamente?

A visão tradicional em biologia do desenvolvimento sempre tratou o cérebro como um órgão que se forma a partir de uma população única e contínua de células progenitoras, que depois se diferenciam gradualmente em diferentes regiões especializadas, do córtex frontal responsável por funções complexas até o tronco cerebral responsável por funções vitais automáticas.

Pesquisadores da Stanford Medicine, liderados pelo professor Kyle Loh, descobriram que essa premissa de origem única está errada: segundo Loh, “mostramos pela primeira vez que a frente do cérebro surge de um progenitor celular totalmente diferente do que origina o fundo”, achado que estabelece dois sistemas celulares distintos desde as etapas mais iniciais do desenvolvimento embrionário, não uma única linhagem que depois se diversifica.

Quais dois genes marcam a diferença entre as células que originam a frente e o fundo do cérebro?

A equipe identificou que a região que originará o cérebro anterior, responsável por funções como raciocínio abstrato e linguagem, expressa o gene Otx2 já nas fases iniciais do desenvolvimento embrionário, enquanto a região que originará o cérebro posterior, ligada a funções automáticas como respiração e batimento cardíaco, expressa o gene Gbx2 desde esse mesmo estágio inicial.

Essas duas populações celulares permanecem separadas, com configurações distintas de organização do próprio material genético dentro do núcleo celular, desde os estágios mais precoces do desenvolvimento embrionário já estudados, evidência direta de que a divisão entre os dois sistemas não surge depois, por diferenciação progressiva, mas já está presente desde o início da formação do tecido nervoso.

Há quanto tempo, na escala evolutiva, essa separação entre os dois sistemas já existe?

Ao comparar esse padrão celular entre diferentes espécies, a equipe encontrou a mesma separação entre dois sistemas distintos em animais que divergiram evolutivamente há mais de 550 milhões de anos, incluindo galinhas, peixe-zebra e vermes-bolota, achado que indica que essa divisão entre dois sistemas nervosos não é uma característica exclusiva de mamíferos ou de vertebrados mais recentes na história evolutiva.

Essa persistência do mesmo padrão ao longo de centenas de milhões de anos de evolução, atravessando grupos de animais tão distantes entre si, sugere que a separação entre dois sistemas celulares distintos para formar o cérebro representa uma estratégia de desenvolvimento muito mais antiga e fundamental do que qualquer característica específica que surgiu depois, já durante a evolução mais recente dos vertebrados.

Por que água-viva ajuda a entender a origem evolutiva dessa divisão entre dois sistemas?

Águas-vivas, animais que divergiram evolutivamente de outros grupos entre 600 e 700 milhões de anos atrás, muito antes do ancestral comum dos vertebrados estudados pela equipe, já possuem dois sistemas nervosos completamente separados entre si, evidência que sugere que a própria separação observada no desenvolvimento do cérebro humano pode ter origem evolutiva ainda mais antiga do que os 550 milhões de anos documentados diretamente pela equipe de Stanford.

Essa comparação com um grupo tão distante na árvore evolutiva reforça a hipótese de que os pesquisadores não estão apenas descrevendo uma peculiaridade do desenvolvimento embrionário humano, mas documentando uma característica fundamental e muito antiga de como sistemas nervosos complexos se organizam desde as primeiras etapas de formação, padrão que parece ter sido conservado ao longo de centenas de milhões de anos de evolução animal.

Que aplicação médica prática já surgiu dessa descoberta sobre a origem celular do cérebro?

A partir da compreensão de que o cérebro posterior se origina de uma população celular distinta, marcada pela expressão do gene Gbx2, a equipe conseguiu cultivar em laboratório neurônios motores específicos dessa região cerebral, avanço que pode abrir caminho para pesquisas mais direcionadas sobre atrofia muscular espinhal e esclerose lateral amiotrófica, duas doenças que afetam diretamente neurônios motores originados nessa mesma região posterior do sistema nervoso.

Essa aplicação prática já demonstrada em laboratório ilustra como uma descoberta aparentemente abstrata sobre a origem celular do cérebro durante o desenvolvimento embrionário pode ter desdobramentos concretos para pesquisa médica, já que conseguir cultivar com precisão um tipo específico de neurônio, em vez de uma mistura menos controlada de células nervosas, facilita diretamente o estudo de doenças que afetam especificamente esse tipo celular.

Achados que revisam premissas consideradas firmes há décadas também aparecem no relato sobre a caverna chinesa que guardou Denisovanos por mais de 100 mil anos e ajuda a explicar sua dispersão pela Ásia.

Mais detalhes sobre a pesquisa estão disponíveis na reportagem do ScienceDaily.

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