Un seguimiento de la evolución de nuestro cerebro desde su origen en los antiguos mares a su expansión en los primates, y pregunta por qué se está reduciendo.

Hace unos 30.000 años, un hombre entraba en una estrecha cueva en lo que hoy es el sur de Francia. A la luz vacilante de una lámpara de sebo, prosigue su camino hasta una cámara más lejana. En uno de los aleros de piedra, dibuja al carboncillo la cabeza de un bisonte que se cierne sobre el cuerpo desnudo de una mujer.

En 1933, Pablo Picasso crea una imagen sorprendentemente similar, llamada Minotaur Assaulting Girl.

Dos artistas, separados por 30 milenios, puedan producir un trabajo similar, parece increíble. Pero, tal vez no deberíamos sorprendernos demasiado. Anatómicamente, al menos, nuestro cerebro no difieren mucho de las de esas personas que pintaron aquellas paredes de la cueva Chauvet hace tanto tiempo. Su arte forma parte de una «explosión creativa» de la época, y evidencia claramente que tenían cerebros como los nuestros.

¿Cómo se adquiere un hermoso cerebro? ¿Qué lucha salvaje por la supervivencia produjo un objeto tan extraordinario? Esta es una pregunta difícil de responder, sobre todo porque los cerebros no se fosilizan. Gracias a las últimas tecnologías, sin embargo, podemos describir la evolución del cerebro con un detalle sin precedentes, desde antes de las primeras células nerviosas hasta la edad de arte rupestre y del cubismo.

La historia del cerebro comienza en los mares antiguos, mucho antes que los animales aparecieran por primera vez. Los organismos unicelulares que nadaban o se arrastraban por esos mares no tenían cerebros, pero sí tenían algunas formas sofisticadas de detectar y responder a su entorno. «Estos mecanismos se han mantenido bien a través de la evolución de los mamíferos», explica Seth Grant, del Wellcome Trust Sanger Institute en Cambridge, Reino Unido. «Es una ascendencia ancestral muy profunda».

La evolución de los animales multicelulares dependía de si las células eran capaces de sentir y responder a otras células, de trabajar juntas. Las esponjas, por ejemplo, filtran el alimento del agua y lo bombean a través de unos canales en sus cuerpos. Lentamente, van inflando y contrayendo estos canales para expeler cualquier sedimento y evitar que se obturen. Estos movimientos se activan cuando las células detectan unos mensajeros químicos, como el glutamato o GABA, bombeado por otras células de la esponja. Estos químicos juegan un papel similar al del cerebro en la actualidad (Journal of Experimental Biology, vol 213, p 2310).

La liberación de sustancias químicas en el agua es una forma muy lenta de comunicación con células distantes, que puede llevar unos minutos para que una demosponja pueda inflar o cerrar sus canales. Las esponjas vítreas lo consiguen de forma más rápida: disparan un pulso eléctrico a través de su cuerpo que hace que todos los flagelos que bombean agua a través de sus cuerpos hagan lo propio en cuestión de segundos (Nature, vol 387, p 29).

Esto es posible porque todas las células vivas generan un potencial eléctrico al bombear iones a través de sus membranas. La apertura de canales que permite el flujo libre de iones a través de la membrana produce cambios repentinos en su potencial. Si los canales de iones cercanos se abren como respuesta, una especie de onda viaja a lo largo de la superficie de la célula a una velocidad de varios metros por segundo. Dado que las células de la esponja vítrea están fusionadas entre sí, estos impulsos pueden viajar a través de todo el cuerpo.

Raíces profundas

Estudios recientes han demostrado que muchos de los componentes necesarios para transmitir señales eléctricas, y para liberar y detectar las señales químicas, se hallan en los organismos unicelulares conocidos como coanoflagelados. Esto es significativo ya que se sabe que antiguos coanoflagelados han dado lugar a otros animales hace alrededor de 850 millones años.

Así que, casi desde el principio de los tiempos, las células de los primeros animales tenían el potencial de comunicarse entre sí mediante impulsos eléctricos y/o señales químicas. A partir de ahí, no supuso un gran salto el que algunas células se especializaran en llevar mensajes.

Estas células nerviosas fueron evolucionando durante mucho tiempo, como extensiones de cables (axones) para llevar las señales eléctricas a largas distancias. Todavía transmiten señales a otras células tras la liberación de productos químicos como el glutamato, pero lo hacen donde ellas mismas se encuentran, en la sinapsis. Esto significa que los productos químicos sólo tienen que difundirse a través de un pequeño espacio, lo que acelera bastante las cosas. Y fue así, tan tempranamente, como nació el sistema nervioso.

La primeras neuronas estaban, probablemente, conectadas dentro de un difusa red que se prolongaba a través del cuerpo. Este tipo de estructura, conocida como red nerviosa, todavía se puede ver en los trémulos cuerpos de las medusas y anémonas de mar.

Sin embargo, unos grupos de neuronas comenzaron a aparecer en otros animales, un sistema nervioso central. Esto permitió que la información pudiera ser procesada ​​y no sólo transmitida, lo que hizo posible que los animales se pudiesen mover y responder al medio ambiente de forma cada vez más sofisticada. La mayoría de estos grupos especializados de neuronas —las primeras estructuras parecidas a un cerebro—, se fueron desarrollando cerca de la boca y los ojos.

Nuestro punto de vista acerca de este acontecimiento trascendental es nebuloso. Según muchos biólogos, sucedió algo así como en una criatura con forma de gusano, llamada urbilaterian, el ancestro de la mayoría de los animales vivos, incluídos los vertebrados, moluscos e insectos. Extrañamente, algunos de sus descendientes, como el gusano de bellota, carecen de este centro neuronal.

Es posible que el urbilaterian nunca tuviera cerebro, y que más tarde evolucionara múltiples veces de forma independiente. O podría ser que los antepasados ​​de los gusanos de bellota tuvieran un cerebro primitivo y lo perdieron, lo que sugiere que el coste de construcción de un cerebro es algunas veces mayor que los beneficios.

De cualquier manera, una estructura central parecida al cerebro ya estaba presente en los ancestros de los vertebrados. Las criaturas primitivas parecidas a los peces, probablemente vivían como los lanceolados, con un filtro de alimentación sin mandíbula. El cerebro de los lanceolados apenas se distingue del resto de la médula espinal, pero ya tiene regiones especializadas apreciables: la parte posterior del cerebro controla el movimiento de la natación, mientras que el cerebro anterior está implicado en la visión. «Ellos son a los vertebrados como una pequeña iglesia rural es a la catedral de Notre Dame, la arquitectura básica está ahí, pese a que carecen de la complejidad», señala Linda Holland, de la Universidad de California en San Diego.

Algunos de estos filtros alimentadores semejantes a los peces se adhirieron a las rocas. Las larvas nadadoras de las ascidias tienen un cerebro simple, y una vez que se establecen sobre una roca lo degeneran y lo absorben dentro de su cuerpo.

Nosotros no estaríamos aquí, por supuesto, si nuestros antepasados ​​no hubieran mantenido la natación. Y hace alrededor de 500 millones de años, las cosas fueron mal cuando uno de ellos se reproducía, cambiando el resultado de un genoma completamente duplicado. De hecho, esto ocurrió no una sino un par de veces.

Estos accidentes allanaron el camino para una evolución más compleja del cerebro, proporcionando gran cantidad de genes de reserva que podrían evolucionar en diferentes direcciones y asumir nuevos roles. «Es como si sus padres le compraran un kit de Lego más grande, con muy distintos componentes para usar en combinaciones diferentes», apunta Grant. Entre otras muchas cosas, permitió que las diferentes regiones del cerebro se expresaran con diferentes tipos de neurotransmisores, que a su vez,es lo que permite la emergencia de un comportamiento más innovador.

Conforme este primitivo pescado luchaba por encontrar comida y pareja, y procuraba esquivar a sus depredadores, se establecían muchas de las estructuras básicas que todavía se encuentran en nuestro cerebro más evolucionado: el techo óptico, que desarrollaba el seguimiento del movimiento de objetos con los ojos, la amígdala, que nos ayuda a responder a situaciones de miedo, algunas partes del sistema límbico, que nos aporta nuestro sentido de la recompensa y ayuda a fijar los recuerdos, y los ganglios basales, que controlan los patrones de los movimientos.

Traducido por Pedro Donaire

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