L’analisi di oltre 300 milioni di anni di evoluzione cerebrale ha cambiato la narrazione accettata fino a oggi. Contrariamente a quanto si pensava, la formazione di cervelli complessi non ha seguito un unico percorso evolutivo. Uccelli e mammiferi hanno sviluppato le loro sofisticate strutture cerebrali in modi distinti e indipendenti, pur mostrando numerose somiglianze.
Questa rivoluzionaria scoperta emerge da due studi pubblicati su Science, condotti con l’ausilio di algoritmi di Intelligenza Artificiale. Il primo è stato guidato dal Centro per la Biologia Molecolare dell’Università di Heidelberg, in collaborazione con il Centro Basco Achucarro per le Neuroscienze in Spagna. Il secondo è stato sviluppato dal Vib Center per IA e Biologia Computazionale di Lovanio, in Belgio. I risultati rivelano una flessibilità evolutiva inaspettata, dimostrando che funzioni cognitive avanzate possono emergere attraverso percorsi genetici e cellulari profondamente diversi.
Percorsi indipendenti per cervelli simili
Il primo studio, coordinato da Henrik Kaessmann dell’Università di Heidelberg e Fernando García-Moreno del Centro Achucarro, dimostra che, sebbene uccelli e mammiferi abbiano circuiti cerebrali con funzioni simili, il modo in cui questi si sviluppano durante la fase embrionale è radicalmente diverso.
“I neuroni di questi animali nascono in luoghi e momenti differenti – spiega García-Moreno – e questo suggerisce che non derivino da un antenato comune.” Inoltre, i neuroni incaricati dell’elaborazione sensoriale nei due gruppi prendono istruzioni da geni differenti, confermando un caso di evoluzione convergente, ovvero quando specie molto diverse evolvono indipendentemente caratteristiche simili.
“I nostri dati dimostrano che l’evoluzione ha trovato molteplici soluzioni per costruire cervelli complessi”, aggiunge García-Moreno. “Gli uccelli hanno sviluppato sofisticati circuiti neurali senza seguire lo stesso percorso evolutivo dei mammiferi. Questo cambia il modo in cui comprendiamo la storia del cervello.”
Queste scoperte potrebbero aprire nuove prospettive nello studio del neurosviluppo. “Solo comprendendo come si forma il cervello, sia nel suo sviluppo embrionale che nella sua storia evolutiva, possiamo davvero capire come funziona”, conclude il ricercatore.
Il ruolo dell’Intelligenza Artificiale nella scoperta
Il secondo studio, guidato da Stein Aerts del Vib Center belga, ha utilizzato avanzati algoritmi di IA per confrontare le cellule cerebrali di uomo, topo e pollo, coprendo un arco temporale di circa 320 milioni di anni di evoluzione. I ricercatori hanno realizzato un atlante cellulare dettagliato del cervello aviario, focalizzandosi sugli interruttori genetici che regolano l’attivazione dei geni nelle cellule cerebrali.
L’analisi ha mostrato che, sebbene alcuni di questi interruttori genetici siano stati conservati tra uccelli e mammiferi, molti altri si sono evoluti in maniera completamente differente. Questo approccio potrebbe rivelarsi prezioso ben oltre lo studio dell’evoluzione del cervello, offrendo un potente strumento per comprendere l’impatto delle varianti genomiche su disturbi mentali e cognitivi.
Questi risultati rivoluzionano la comprensione dell’origine e dello sviluppo del cervello, aprendo nuove strade per la ricerca su malattie neurologiche e per l’uso dell’IA nella biologia computazionale.
