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Un gen que ayuda a sobrevivir en situaciones de escasez fue un motor de la evolución humana

Un nuevo estudio que se adentra en la evolución humana y la función del gen receptor de la hormona del crecimiento ha demostrado, por múltiples vías, que una versión acortada del gen -una variante conocida como GHRd3- puede ayudar a las personas a sobrevivir en situaciones en las que los recursos son escasos o imprevisibles, según publican sus autores en la revista ‘Science Advances’.

Según esta investigación, el GHRd3 surgió hace unos 1-2 millones de años, y probablemente era la versión abrumadoramente predominante del gen en los ancestros de los humanos modernos, así como en los neandertales y denisovanos.

Luego, «en los últimos 50.000 años, más o menos, esta variante se vuelve menos prevalente, y se produce un descenso masivo en la frecuencia de esta variante entre las poblaciones de Asia oriental que estudiamos, donde vemos que la frecuencia alélica estimada cae del 85% al 15% durante los últimos 30.000 años –explica Omer Gokcumen, biólogo evolutivo de la Universidad de Buffalo, en Estados Unidos–. Así que la pregunta es: ¿Por qué? ¿Estaba esta variante favorecida en el pasado y dejó de estarlo recientemente? ¿O lo que observamos es sólo un parpadeo en la complejidad de los genomas?».

La investigación proporciona ahora nuevos conocimientos sobre la función de GHRd3 que pueden ayudar a explicar por qué se produjeron estos cambios evolutivos, demostrando que la variante puede ser útil para hacer frente al estrés nutricional.

«Creemos que esta variante es beneficiosa cuando hay periodos de inanición, que fue el caso de la mayor parte de la evolución humana», añade Gokcumen, profesor asociado de ciencias biológicas en el Colegio de Artes y Ciencias de la UB. Con respecto a la disminución de la prominencia de GHRd3 en la historia humana reciente, especula que «tal vez los rápidos avances tecnológicos y culturales en los últimos 50.000 años han creado un amortiguador contra algunas de las fluctuaciones de los recursos que hicieron GHRd3 tan ventajosa en el pasado».

«El GHRd3 es interesante porque es una deleción muy común que es variable entre usted y yo entre los seres humanos –apostilla Marie Saitou, investigadora de la Universidad Noruega de Ciencias de la Vida y exinvestigadora postdoctoral en el laboratorio de Gokcumen en la UB–. Normalmente, este tipo de genes fundamentales importantes no cambian entre humanos, y están muy conservados en otros animales incluso».

El trabajo fue dirigido por Saitou; Skyler Resendez, PhD, un recién graduado en ciencias biológicas de la UB que ahora es becario postdoctoral en informática biomédica en la Escuela Jacobs de Medicina y Ciencias Biomédicas de la UB; Xiuqian Mu, profesor asociado de oftalmología en la Escuela Jacobs de la UB y en el Instituto Oftalmológico Ross; y Gokcumen.

Un equipo internacional de colaboradores de China, Reino Unido o Irlanda aportó perspectivas en este estudio, que integró métodos avanzados de genética de poblaciones con la investigación en un modelo de ratón para comprender la complicada historia y función de una variante genética.

El gen del receptor de la hormona del crecimiento desempeña un papel fundamental en el control de la respuesta del organismo a la hormona del crecimiento, ayudando a activar los procesos que conducen al crecimiento.

Para estudiar la historia evolutiva del gen, los científicos examinaron los genomas de muchos humanos modernos, así como los de cuatro homínidos arcaicos: tres neandertales de diferentes partes del mundo y un denisovano. Los cuatro tenían la variante GHRd3.

El equipo también investigó las funciones modernas de GHRd3. Por ejemplo, los investigadores descubrieron que la variante GHRd3 estaba asociada a mejores resultados en un grupo de niños que habían soportado y sobrevivido a una grave desnutrición.

Además, los estudios realizados en ratones respaldaron la idea de que la GHRd3 ayuda a regular la respuesta del organismo a la escasez de alimentos. Los ratones macho con la variante presentaban algunas similitudes biológicas con los ratones que tenían un acceso reducido a los alimentos, rasgos que pueden ser beneficiosos para sobrevivir al estrés nutricional, según el estudio.

Y cuando los científicos sometieron a los ratones macho con GHRd3 a una dieta baja en calorías, los animales eran más pequeños a los dos meses de edad que sus homólogos sin la variante. Esto puede ser beneficioso en tiempos de estrés nutricional, ya que los cuerpos más pequeños necesitan menos comida.

Dado que los efectos de la GHRd3 no fueron tan prominentes en las hembras, los ratones machos y hembras portadores de la variante acabaron teniendo el mismo tamaño cuando siguieron una dieta baja en calorías (normalmente, los machos son significativamente más grandes que las hembras).

«Nuestro estudio apunta a los efectos específicos del sexo y del entorno de una variante genética común. En los ratones, observamos que Ghrd3 da lugar a un patrón de expresión ‘femenino’ de docenas de genes en los hígados de los machos bajo la restricción calórica, lo que potencialmente conduce a la reducción de tamaño observada», afirma Saitou.

«Las hembras, ya de por sí de menor tamaño, pueden sufrir consecuencias evolutivas negativas si pierden peso corporal. Por tanto, es una hipótesis razonable y también muy interesante que una variante genética que puede afectar a la respuesta al estrés nutricional haya evolucionado de forma específica para cada sexo», añade Mu.

«A pesar de su prevalencia en las poblaciones humanas, esta deleción genética única no se ha observado en ninguna otra especie viva –apunta Resendez–. «Esto dificulta su estudio. Sin embargo, los avances científicos nos permiten ahora editar los genomas de forma selectiva. Esto nos ha permitido generar un modelo de ratón que contiene la deleción para poder observar de cerca sus efectos de forma controlada».

«Es un momento emocionante para investigar la evolución humana, en el que ahora es posible integrar datos de genomas antiguos, tecnologías de edición de genes y enfoques matemáticos avanzados para contar la historia humana en todo su desordenado esplendor», afirma Gokcumen.