Los genes y la evolución humana

Un grupo de investigadores del Instituto Pasteur, en París, liderados por el español Lluís Quintana Murci, han buscado por primera vez respuestas a la evolución comparando genomas enteros de distintas poblaciones humanas. Su conclusión es que la selección natural sigue muy vigente y, de hecho, ha determinado muchos de los rasgos externos, como el color de pelo y piel, e internos, como la susceptibilidad a diversas enfermedades, que nos definen. El trabajo será útil no sólo para saciar la curiosidad, sino también para ayudar a identificar genes implicados en distintas enfermedades.

Desde que los humanos europeos y africanos se separaron, hace unos 60.000 años, los cambios sufridos por el 'Homo sapiens' han sido sutiles, pero los ha habido y probablemente los sigue habiendo. Son cambios legibles en el ADN. Dos personas cualesquiera comparten el 99,9% de su genoma, pero los genetistas de poblaciones aseguran que en el 0,1% restante están grabados los rasgos de cada población, reflejo a su vez de las migraciones y la exposición a un ambiente distinto.

Por ejemplo, tras la última glaciación, hace 14.000 años, hubo un calentamiento global que elevó las temperaturas hasta casi los valores actuales. Más tarde, hace entre 12.000 y 10.000 años, se produjo la transición de las sociedades cazadoras-recolectoras a las agrícolas, lo que trajo un gran aumento en la densidad de población, más contacto con animales de granja y, en consecuencia, más infecciones y epidemias. Cada uno de estos cambios debió de ejercer presiones selectivas poderosas sobre los individuos, favoreciendo los rasgos genéticos que daban ventajas en el nuevo entorno y a la inversa, seleccionando negativamente los que suponían una desventaja.

Algunos de esos signos recientes de la evolución humana se han desvelado en los últimos años. Ya en 2002, Eric Lander, del Harvard Medical School (Boston, EE.UU.) detectó que dos genes implicados en malaria «mostraban evidencias significativas de selección». Entonces Lander afirmaba que «la habilidad de detectar selección natural reciente en poblaciones humanas tendría implicaciones profundas para el estudio de la historia de la humanidad y para la medicina».

Hay más ejemplos. Como el de genes asociados con la capacidad de digerir la lactosa, el azúcar de la leche. En la mayoría de las poblaciones humanas esta capacidad desaparece cuando el niño crece, pero esto no ocurre así en muchos europeos. Un grupo de investigadores vio en esta característica un posible indicio de selección positiva, y halló, sobre todo en norte-europeos y poblaciones derivadas, dos genes estrechamente asociados con la actividad en la edad adulta de la enzima que digiere lactosa.

Los investigadores demuestran que estos caracteres emergieron por un «fuerte proceso de selección ocurrido hace entre 10.000 y 5.000 años», un hecho consistente con la idea de que el que los adultos tomen leche es una ventaja si se tiene acceso a lácteos de animales de granja. «Las señales de selección que observamos están entre las más intensas detectadas hasta ahora en cualquier gen del genoma», escriben los autores en 'The American Journal of Human Genetics'.

Otro caso de evolución reciente se refiere al tamaño del cerebro humano. En 2005 dos grupos de investigadores descubrieron que dos genes asociados con el tamaño se habían extendido por la población en tiempos recientes y debido a una fuerte presión selectiva. Los genes son una variante de 'Microcephalin' (MCPH1) que apareció hace unos 37.000 años, y otra de ASPM, que está en nuestro genoma desde hace 5.800 años. No obstante, no se sabe qué ventajas ofrecen esos genes. Pero parece claro que nuestro cerebro sigue cambiando: «el hallazgo de que un importante gen del cerebro ha seguido evolucionando en los humanos anatómicamente modernos es un indicio en favor de la plasticidad evolutiva aún en marcha en el cerebro humano», señala uno de los grupos en 'Science'.

Se sabe, también, que la tuberculosis ha ejercido su presión selectiva particular. Cada año dos millones de personas son infectadas por el bacilo de la tuberculosis, pero sólo un 10% desarrolla la enfermedad. Caer enfermo o no depende, entre otras cosas, de la susceptibilidad genética propia. Uno de los genes relacionados con esta susceptibilidad a la tuberculosis, y a otras infecciones, es DC-SIGN. El equipo dirigido por Lluís Quintana Murci, del Instituto Pasteur (París), descubrió hace dos años que en los individuos más resistentes a la tuberculosis se daba mucho una determinada variante de ese gen.

Quintana postula que esta variante confiere protección contra la enfermedad. Los investigadores observaron, además, que es más habitual entre las poblaciones euroasiáticas que entre las africanas, posiblemente porque estos pueblos fueron expuestos antes al bacilo de la tuberculosis y adquirieron protección más rápido. Pero en todos estos ejemplos los investigadores habían seleccionado los genes previamente, sabían dónde tenían que buscar. La idea de que la selección natural está vigente aún no había podido ser demostrada analizando todo el genoma humano.

Eso es lo que ha hecho esta vez el equipo de Quintana, que ha publicado los resultados de su último trabajo en 'Nature Genetics'. Luís B. Barreiro, otro de los autores, asegura en la publicación portuguesa 'Ciência Hoje' que «es la primera vez que se puede demostrar, a escala del genoma entero, que la selección natural participa en la diferenciación de las poblaciones». Las diferencias de color de piel, de pelo, de estatura, la diferente susceptibilidad a ciertas dolencias que se observa en diferentes poblaciones hoy, ¿son el resultado de un proceso de adaptación a diferentes ambientes? Y si lo son, ¿cuáles son los genes implicados en estos procesos adaptativos?

Para buscar las respuestas el grupo ha recurrido a la base de datos del proyecto internacional HAPMAP, que busca las diferencias genéticas individuales en todo el genoma humano. HAPMAP ha recopilado datos de cientos de muestras obtenidas en Nigeria (de la etnia de los yorubas), Japón, China (de la etnia han), y EE.UU. (con antepasados del Este y Norte de Europa). El objetivo fundamental del proyecto es justamente identificar variedades genéticas asociadas a susceptibilidad a padecer enfermedades, y también a diferentes respuestas a fármacos.

Los investigadores del Pasteur analizaron más de 2,8 millones de marcadores genéticos en los genomas de 210 individuos de las diferentes poblaciones de HAPMAP. El esfuerzo ha valido la pena: han encontrado 582 genes sometidos a 'fuertes presiones selectivas' entre los últimos 60.000 y 10.000 años. Algunos de estos genes están muy relacionados con diferencias físicas externas, como el color de pelo y piel o el grosor del cabello; otros tienen que ver con la respuesta a agentes patógenos; y otros, con enfermedades cuya incidencia se sabe que varía entre poblaciones, como la diabetes, la obesidad o la hipertensión.

En lo que respecta a respuesta a patógenos un ejemplo es el gen CR1, del que depende en parte la gravedad de los ataques de malaria. Los investigadores hallaron que una determinada variante de CR1 está presente en un 85% de las muestras africanas, pero ausente en las poblaciones europeas o asiáticas. Las variaciones en genes de diabetes u obesidad implican que el adaptarse a que no siempre haya comida disponible ha sido también un agente selectivo importante. Quintana observa que los genes que regulan la insulina han sido seleccionados positivamente. Así, el gen ENPP1 tiene una mutación que protege contra la obesidad y la diabetes de tipo II, y esta variante la tienen el 90% de los no africanos y casi ningún africano.

Desde el punto de vista médico, como afirman los autores, «estos resultados abren múltiples vías de investigación, puesto que pueden facilitar la investigación en enfermedades cuya prevalencia depende del origen étnico identificando genes candidatos importantes». El paso siguiente será determinar cómo la variación genética en las regiones del genoma bajo presión selectiva modula la susceptibilidad o la patogenicidad de enfermedades.

Un detalle curioso es que la mayoría de los genes identificados de función conocida están implicados en varios rasgos a la vez. «Por ejemplo EDAR regula densidad de folículos capilares y el desarrollo de glándulas sudoríparas y dientes en humanos y ratones». En humanos, las presiones selectivas sobre EDAR para favorecer cambios en la regulación de la temperatura corporal y densidad de pelo para adaptarse a climas fríos puede haber influenciado la forma de los dientes, aunque este último rasgo probablemente no afecta a la supervivencia de la población según escriben los autores en 'Nature Genetics'.

«Este ejemplo anecdótico muestra cómo el fenómeno de 'viajeros fenotípicos en el mismo tren' [o, en este caso, 'gen'] hace que los genes bajo presión selectiva positiva hayan aumentado de forma sustancial el número de rasgos fisiológicos y morfológicos que diferencian las poblaciones humanas modernas», señalan los autores. A pesar de todas estas diferencias, Quintana resalta que «sólo representan una ínfima parte de nuestro genoma, por lo que se debe abolir el concepto de raza desde el punto de vista genético».

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