Uma pesquisa conduzida por cientistas da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, encontrou uma possível relação entre a evolução acelerada de determinados neurônios do cérebro humano e a maior vulnerabilidade ao autismo.
O estudo, publicado na revista Molecular Biology and Evolution, analisou como diferentes tipos de células cerebrais evoluíram entre espécies de mamíferos e identificou uma exceção especialmente importante na linhagem humana: os neurônios conhecidos como L2/3 IT, localizados nas camadas 2 e 3 do neocórtex.
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Essas células são numerosas e participam da comunicação entre diferentes regiões do neocórtex, área envolvida em funções cognitivas complexas. Apesar de serem abundantes, elas apresentaram mudanças particularmente rápidas na expressão de genes durante a evolução humana.
O resultado chamou a atenção porque as alterações ocorreram ao mesmo tempo em que houve mudanças na atividade de diversos genes associados ao autismo.
O que o estudo descobriu sobre o autismo?
Os pesquisadores Alexander Starr e Hunter Fraser partiram de uma hipótese mais ampla: tipos de neurônios muito abundantes deveriam, em geral, evoluir mais lentamente do que células menos comuns.
A lógica é semelhante à observada na evolução de proteínas. Alterações prejudiciais em componentes muito importantes e abundantes tendem a ser mais perigosas para o organismo, fazendo com que a seleção natural preserve essas características por mais tempo.
A análise confirmou essa tendência em diferentes conjuntos de dados.
Mas os neurônios L2/3 IT foram uma exceção marcante. Na linhagem humana, eles apresentaram uma evolução muito mais rápida do que seria esperado considerando sua abundância.
Ao mesmo tempo, os cientistas observaram alterações na expressão de genes relacionados ao autismo e à esquizofrenia.
Por que os neurônios L2/3 IT são tão importantes?
Os neurônios L2/3 IT ficam nas camadas externas do neocórtex e ajudam diferentes regiões cerebrais a se comunicarem.
O neocórtex está relacionado a diversas funções que ganharam enorme complexidade durante a evolução humana, incluindo linguagem, percepção e processos cognitivos.
Segundo Stanford, esses neurônios apresentaram uma mudança particularmente acelerada na expressão gênica durante a evolução humana, algo que não apareceu da mesma maneira em outros primatas.
A descoberta levou os pesquisadores a investigar se essa transformação poderia ajudar a explicar por que determinadas condições neuropsiquiátricas são particularmente relevantes na espécie humana.
Genes associados ao autismo também mudaram
Um dos pontos mais importantes do trabalho foi a identificação de alterações na expressão de dezenas de genes associados ao autismo nos neurônios L2/3 IT humanos.
Segundo o estudo, aproximadamente 100 genes relacionados à proteção contra o autismo apresentaram menor expressão nesses neurônios quando comparados com células equivalentes de chimpanzés.
Os pesquisadores interpretam esse padrão como uma possível consequência de mudanças evolutivas que foram favorecidas na linhagem humana.
Isso não significa, porém, que cada alteração individual cause autismo ou que o transtorno tenha sido uma característica selecionada pela evolução.
A hipótese é mais específica: mudanças que contribuíram para determinadas características do cérebro humano podem ter criado, ao mesmo tempo, uma maior vulnerabilidade a alterações no funcionamento desses neurônios.
O cérebro humano ganhou complexidade, mas pode ter ficado mais vulnerável?
Essa é justamente uma das possibilidades levantadas pelo trabalho.
O cérebro humano apresenta características de desenvolvimento diferentes das observadas em outros primatas. O crescimento e a maturação cerebral ocorrem durante um período mais prolongado, o que pode ter contribuído para a formação de circuitos mais complexos e flexíveis.
Os pesquisadores levantam a possibilidade de que mudanças genéticas responsáveis por esse desenvolvimento mais sofisticado também tenham aumentado a vulnerabilidade a determinados transtornos neuropsiquiátricos.
No entanto, essa hipótese ainda não está comprovada.
Hunter Fraser ressaltou que não existe evidência suficiente para afirmar que o autismo em si tenha proporcionado alguma vantagem evolutiva. A proposta é que os mesmos processos que contribuíram para a evolução de um cérebro humano mais complexo possam ter produzido efeitos colaterais relacionados à vulnerabilidade neurológica.
Como os cientistas chegaram a essa conclusão?
Para investigar a evolução dos neurônios, os pesquisadores utilizaram conjuntos de dados de sequenciamento de RNA de núcleo único.
Essa técnica permite analisar quais genes estão ativos em células individuais, em vez de observar apenas o cérebro como um conjunto.
O estudo reuniu dados de três regiões diferentes do neocórtex e de seis espécies de mamíferos, totalizando informações de mais de 1 milhão de neurônios em diferentes conjuntos de dados.
A comparação permitiu identificar quais tipos celulares apresentavam maior conservação genética entre espécies e quais haviam passado por mudanças mais rápidas.
Por que comparar humanos e outros primatas?
A comparação entre espécies é importante porque permite identificar características que surgiram ou se modificaram durante a evolução humana.
Se determinado padrão de expressão genética é semelhante em humanos e chimpanzés, por exemplo, isso indica maior conservação evolutiva. Quando há uma diferença expressiva, os pesquisadores podem investigar se houve uma mudança específica na linhagem humana.
Foi justamente essa estratégia que destacou os neurônios L2/3 IT.
Eles apresentaram uma evolução excepcionalmente rápida na linhagem humana, apesar de serem um dos tipos mais abundantes de neurônios do neocórtex.
O estudo prova que a evolução causa autismo?
Não.
Essa é uma distinção fundamental para entender a pesquisa.
O trabalho apresenta uma associação entre mudanças evolutivas específicas nos neurônios e alterações na expressão de genes associados ao autismo. Os resultados sugerem uma possível explicação evolutiva para a vulnerabilidade humana ao transtorno, mas não demonstram que a evolução seja uma causa direta do autismo.
O autismo é uma condição complexa, influenciada por múltiplos fatores genéticos e do desenvolvimento.
A própria equipe de Stanford destaca que a descoberta não significa que exista uma vantagem evolutiva associada ao autismo. O que pode ter sido favorecido pela seleção natural são alterações que contribuíram para características do cérebro humano, enquanto o aumento da vulnerabilidade a condições neuropsiquiátricas teria surgido como consequência.
E o que isso tem a ver com a esquizofrenia?
O estudo também encontrou um padrão relacionado a genes associados à esquizofrenia.
Assim como no caso do autismo, os pesquisadores consideram possível que algumas alterações relacionadas à evolução do cérebro humano tenham aumentado a vulnerabilidade a condições neuropsiquiátricas.
Isso reforça uma hipótese mais ampla: características que tornam o cérebro humano excepcionalmente complexo também podem exigir sistemas biológicos mais delicados para funcionar corretamente.
Quando esses sistemas sofrem alterações, determinados transtornos podem se tornar mais prováveis.
O que essa descoberta pode representar no futuro?
A pesquisa pode ajudar cientistas a entender melhor por que determinados transtornos neuropsiquiátricos apresentam características específicas nos seres humanos.
Ao identificar células e genes que passaram por mudanças evolutivas particulares, futuras pesquisas poderão investigar quais alterações realmente modificam o funcionamento dos neurônios.
Os pesquisadores também podem utilizar modelos experimentais, como células cultivadas e organoides cerebrais, para testar algumas dessas hipóteses.
Esses estudos não significam que exista, neste momento, um novo tratamento ou exame para o autismo. A importância está principalmente em oferecer uma nova perspectiva para investigar sua biologia.
Autismo pode estar ligado à própria história evolutiva do cérebro humano
A principal contribuição do estudo é apresentar uma possível ligação entre a evolução do cérebro humano e a vulnerabilidade a condições neuropsiquiátricas.
Os pesquisadores descobriram que os neurônios L2/3 IT, apesar de serem extremamente abundantes no neocórtex, passaram por mudanças aceleradas na linhagem humana. Ao mesmo tempo, diversos genes associados ao autismo e à esquizofrenia apresentaram alterações em sua expressão.
O resultado sugere que algumas características que ajudaram a construir o cérebro humano moderno podem ter vindo acompanhadas de um custo biológico: uma maior sensibilidade a determinadas alterações neurológicas.
Ainda são necessárias novas pesquisas para confirmar exatamente como essas mudanças funcionam e quais efeitos produzem no cérebro.
Por enquanto, o estudo não permite dizer que o autismo seja simplesmente um “efeito colateral” da evolução. O que ele oferece é uma hipótese intrigante: a mesma história evolutiva que tornou o cérebro humano mais complexo pode também ter contribuído para sua vulnerabilidade a determinados transtornos.
