Resumen de A developmental approach to homology and brain evolution

Francisco Aboitiz

• español

  Si bien la homología es central en las interpretaciones evolutivas, en algunos casos su determinación ha sido causa de fuertes discusiones. Aquí propongo un enfoque evolutivo basado en la embriología, donde las modificaciones de los programas de desarrollo son una fuente crucial de novedad evolutiva. Si bien esta propuesta no es nueva, ha sido controversial en la neurobiología comparada. Específicamente, el origen de la neocorteza de los mamíferos es un tópico altamente debatido. Sugiero una perspectiva que podría ayudar a reconciliar dos antiguas posiciones en conflicto: la neocorteza deriva ya sea del hemisferio dorsal de los reptiles y aves, o alternativamente parte de ella deriva del hemisferio lateral y es homologa a una estructura llamada cresta dorsoventricular (DVR) del cerebro de los reptiles y aves, que recibe la mayor parte de las proyecciones sensoriales. La evidencia embriológica y genética apoya fuertemente un origen dorsal de toda la neocorteza, en tanto que la DVR deriva del hemisferio lateral. Sin embargo, las células filogenéticamente más nuevas de la neocorteza y de la DVR derivan en gran parte de células llamadas precursores intermedios, localizados en una profunda región embriónica llamada zona subventricular (SVZ), que mantiene la proliferación celular hasta etapas tardias del desarrollo en el hemisferio dorsal, lateral y ventral. Por lo tanto, a pesar de originarse en distintas regiones embriónicas (hemisferio lateral vs. dorsal), los nuevos elementos celulares que componen la neocorteza de mamíferos y el cerebro de las aves derivarían de la activación de una vía genética similar, posiblemente activada por el gen Pax-6, que produce la division tardia de los precursores neuronales. Dicha vía podría ser ancestral a los amniotos, reflejando homología genética. Esta actividad precursora se diferenció en una SVZ en forma independiente en mamíferos y aves, reclutando precursores neuronales de distintas regiones embriónicas en cada grupo para contribuir a la expansion cerebral.

• English

  Although homology is central to evolutionary interpretations, establishing it has become a highly disputed issue in some instances. Here I argüe for a developmental understanding of evolution, where modifications of the developmental programs are a key source of evolutionary novelty. Although this perspective is not new, in comparative neurobiology it has remained controversial. Specifically, the evolutionary origin of the mammalian neocortex has been a particularly debated point. I propose a perspective that could help reconcile a long standing controversy: either the mammalian neocortex corresponds as a whole to the dorsal hemisphere of reptiles and birds, or alternatively its lateral aspect corresponds to the lateral cerebral hemisphere and is partly homologous to the dorsal ventricular ridge (DVR), a brain mass that receives the bulk of sensory input in reptiles and birds. Genetic and embryonic evidence strongly favor a dorsal origin for the whole neocortex, while the DVR derives from the lateral hemisphere. Nevertheless, the phylogenetically new elements of both the neocortex and the avian DVR derive largely from intermediate progenitor cells located in the embryonic subventricular zone (SVZ), a zone of late proliferating activity located deep to the ventral, the lateral and the dorsal hemisphere. I suggest that, despite originating in different embryonic regions (lateral vs. dorsal hemisphere), the evolutionary new cellular elements in both the avian brain and in the mammalian neocortex derive from the activation of a similar genetic pathway, possibly activated by the gene Pax-6, that induces the late proliferation of embryonic neural progenitors. This pathway can be ancestral to amniotes, reflecting genetic homology. In mammals and birds independently, this precursor proliferative activity differentiated into an SVZ, recruiting neuronal precursors from different parts of the cerebral hemisphere in each group, to contribute to brain expansion.