Las aves y los mamíferos desarrollaron cerebros complejos de forma independiente

Mamíferos, aves y reptiles desarrollaron cerebros complejos por rutas evolutivas distintas. Tres estudios sobre las regiones que procesan la información sensorial revelan que sus neuronas son diferentes y se comunican de manera única.

Por Enrique Coperías

Las aves, como las águilas, y los mamíferos, como los zorros, han desarrollado circuitos cerebrales complejos de forma independiente, a pesar de compartir un ancestro común, según una nueva investigación.

El palio es la región del cerebro donde se origina el neocórtex en los mamíferos, la estructura clave del encéfalo responsable de funciones cognitivas avanzadas como el pensamiento, la percepción sensorial, el lenguaje y la toma de decisiones.

Tradicionalmente, la ciencia ha considerado que el palio, también conocido como corteza cerebral, es una estructura equivalente en mamíferos, aves y reptiles, y que solo se diferencia entre estos grupos de vertebrados solo en su grado de complejidad. Los neurocientíficos asumían que compartían tipos neuronales similares y circuitos neurológicos comparables para el procesamiento sensorial y cognitivo.

Estudios previos habían identificado la presencia de neuronas excitadoras e inhibidoras comunes, así como patrones generales de conectividad que sugerían una trayectoria evolutiva paralela entre estos grupos de vertebrados. Sin embargo, nuevas investigaciones han revelado que, si bien las funciones generales del palio son equivalentes, sus mecanismos de desarrollo y la identidad molecular de sus neuronas han divergido significativamente a lo largo de la evolución.

Procesos embrionarios diferentes

El primer estudio, dirigido por Eneritz Rueda-Alaña y Fernando García-Moreno en Achucarro, en colaboración con un equipo multidisciplinar de centros de investigación vascos (CICbioGUNE y BCAM), el CNIC en Madrid, la Universidad de Murcia, Krembil (Canadá) y la Universidad de Estocolmo, demuestra que, aunque las aves y los mamíferos han desarrollado circuitos con funciones similares, los procesos que rigen su formación durante el desarrollo embrionario son completamente distintos.

«Sus neuronas nacen en lugares y momentos diferentes en cada especie —explica García-Moreno, jefe del laboratorio de Desarrollo y Evolución Cerebral, en una nota de prensa de Universidad del País Vasco. Y añade—: «Lo que sugiere que no provienen de un ancestro común».

Mediante análisis de transcriptómica espacial —una técnica avanzada que permite analizar la expresión génica en tejidos biológicos sin perder la información sobre su ubicación espacial— y modelización matemática, los investigadores descubrieron que las neuronas encargadas del procesamiento sensorial en aves y mamíferos se originan a partir de distintos conjuntos de genes.

«Las herramientas genéticas que utilizan para cimentar su identidad celular varía de unas especies a otras, cada una muestra tipos celulares nuevos y únicos —asegura García-Moreno—. Y añade—: Estos hallazgos indican que estas estructuras y circuitos no son homólogos, sino el resultado de una evolución convergente, lo que significa que «ambos grupos han desarrollado de manera independiente circuitos neuronales esenciales mediante diferentes rutas evolutivas».

Embrión de pollo tras la manipulación experimental necesaria para acometer el nuevo estudio. Cortesía: Fernando García-Moreno

Un atlas neuronal de las aves

El segundo estudio profundiza en estas diferencias. Realizado en la Universidad de Heidelberg (Alemania) y codirigido por Bastienne Zaremba, Henrik Kaessmann y Fernando García-Moreno, el trabajo proporciona un atlas detallado de los tipos celulares del cerebro aviar y los compara con los de mamíferos y reptiles.

«Logramos identificar los cientos de genes que emplea cada tipo de neurona en estos cerebros, célula por célula, y analizarlos con herramientas bioinformáticas», comenta García-Moreno. Los resultados muestran que las aves han conservado la mayoría de las neuronas inhibidoras —las que regulan la actividad cerebral reduciendo o modulando la transmisión de señales entre otras neuronas, evitando la sobreexcitación— presentes en otros vertebrados durante cientos de millones de años.

Sin embargo, sus neuronas excitadoras —las que aumentan la actividad cerebral al transmitir señales que estimulan a otras neuronas, facilitando funciones como el pensamiento, la memoria y el movimiento—, responsables de la transmisión de información en el palio, han seguido un camino evolutivo único.

La flexibilidad evolutiva del desarrollo cerebral

Solo unos pocos tipos neuronales en el cerebro de las aves presentan perfiles genéticos similares a los de los mamíferos, como el claustro y el hipocampo, lo que sugiere que algunas neuronas son ancestrales y compartidas entre especies. «Sin embargo, la mayoría de las neuronas excitadoras han evolucionado de manera distinta en cada especie», señala García-Moreno.

Los estudios, publicados en la revista Science, se basaron en técnicas avanzadas de transcriptómica espacial, neurobiología del desarrollo, análisis de una sola célula y modelos matemáticos para rastrear la evolución de los circuitos cerebrales en aves, mamíferos y reptiles.

«Nuestros estudios demuestran que la evolución ha encontrado múltiples soluciones para construir cerebros complejos —explica García-Moreno—. Las aves han desarrollado sofisticados circuitos neuronales a través de mecanismos propios, sin seguir el mismo camino que los mamíferos. Esto transforma nuestra comprensión de la evolución del cerebro».

Distribución de los diferentes tipos de neuronas en el cerebro de un pollito. Cortesía: Fernando García-Moreno

Estos descubrimientos evidencian la flexibilidad evolutiva en el desarrollo cerebral, mostrando que las funciones cognitivas avanzadas pueden surgir a partir de vías genéticas y celulares completamente diferentes.

«Nuestro cerebro nos define como humanos, pero también nos conecta con otras especies a través de una historia evolutiva compartida», advierte García-Moreno. El hallazgo de que aves y mamíferos han desarrollado circuitos neuronales de manera independiente tiene profundas implicaciones para la neurociencia comparada.

Comprender los distintos programas genéticos que originan tipos neuronales específicos podría abrir nuevas líneas de investigación en el neurodesarrollo. García-Moreno enfatiza la importancia de esta investigación fundamental: «solo al comprender cómo se forma el cerebro, tanto en su desarrollo embrionario como en su historia evolutiva, podremos descifrar realmente su funcionamiento». ▪️

• Información facilitada por la Universidad del País Vasco

• Fuente:
  -Eneritz Rueda-Alaña et al. Evolutionary convergence of sensory circuits in the pallium of amniotes. Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp3411
  -Bastienne Zaremba et al. Developmental origins and evolution of pallial cell types and structures in birds. Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp5182