La extinción de los Neandertales podría no haber sido culpa de los Homo sapiens

En los últimos años, los restos neandertales (Homo neanderthalensis) han sido sujetos de varios estudios genéticos, principalmente acerca de la relación entre éstos y otros homínidos, así como respecto a la mezcla entre éstos y los humanos anatómicamente modernos (Homo sapiens). Sorprendentemente, sin embargo, se sabe poco acerca de los procesos poblacionales por los que atravesaba dicha especie antes de extinguirse.
Es decir, no se sabía –hasta hace poco- prácticamente nada respecto a su variabilidad genética antes de que entraran en contacto con los humanos modernos; a quienes ya casi por tradición se les ha echado la culpa de su extinción.
Recientemente, en un estudio multinacional y multinstitucional, diez investigadores analizaron la variabilidad genética del ADN mitocondrial proveniente de 13 individuos de la especie Homo neanderthalensis. Según sus resultados, los neandertales del oeste de Europa tuvieron una trayectoria diferente a la de las poblaciones del este después de la divergencia entre ambos grupos. Al parecer, las poblaciones del oeste pudieron haber sufrido una extinción local seguida de una recolonización a partir de una pequeña poblacional reminiscente en dicha zona. Por otro lado, los neandertales del este parecen haber contado con una continuidad genética hasta que la especie desapareció hace unos 28 mil años. 

Primera reconstrucción de un neandertal (1888) por Hermann Schaaffhausen, tomado de Wikimedia Commons.

 Por otro lado, aunque algunos estudios sobre neandertales se habían centrado en sus movimientos del norte al sur de Europa, ahora parece que algunos eventos climáticos extremos pudieron haber precipitado extinciones locales en lugar de movimientos poblacionales. Dichas hipótesis embonan bastante bien con los resultados del estudio aquí comentado. Al parecer, dichos breves -pero intensamente fríos períodos- pudieron haber ocasionado extinciones locales de poblaciones neandertales antes de que los humanos modernos pudieran compartir territorios con ellos.
En otras palabras, la variabilidad genética de los neandertales estuvo muy reducida durante los últimos 10 mil años en los que la especie existió, por lo que los humanos pudieron no haber sido (completamente) responsables de la extinción de dicha especie.
Artículo de referencia:

Dalen, L., Orlando, L., Shapiro, B., Durling, M., Quam, R., Gilbert, M., Diez Fernandez-Lomana, J., Willerslev, E., Arsuaga, J., & Gotherstrom, A. (2012). Partial genetic turnover in neandertals: continuity in the east and population replacement in the west Molecular Biology and Evolution DOI: 10.1093/molbev/mss074

Por qué la evolución cultural no es igual a la evolución genética

Una de las corrientes que rondan en las discusiones de evolución cultural desde hace algunos años es la memética, según la cual los memes funcionan como unidades de transmisión de información cultural en una forma similar a la de los genes. Y aunque la cultura esta sujeta a evolución, la memética ha sido víctima del exceso de entusiasmo de algunos de sus proponentes, así como también del entusiasmo de sus críticos. Recientemente, Joseph Henrich, Robert Boyd y Peter J. Richerson –quienes han estado interesados en la evolución cultural desde hace algunos años- publicaron un artículo donde se centran en cinco malentendidos respecto a la evolución cultural. Los autores argumentan que dichos malentendidos son el resultado de una tendencia a pensar de forma categórica. Por ejemplo, la controversia de la memética se ha visto afectada por ideas extremas ya sea cuando se considera que la evolución cultural es análoga a la evolución genética y que, en ese caso, todo debe estar relacionado con la adecuación biológica o bien, que ese no es el caso y que por lo tanto el Darwinismo no sirve de nada. La cuestión principal es que la transmisión cultural involucra procesos psicológicos muy variados. Es decir, una idea, por muy simple que parezca difícilmente será transmitida de forma íntegra principalmente porque cada quien interpreta y transmite la información como puede. La complejidad psicológica involucrada en la transmisión de ideas, sin embargo, tampoco descalifica el papel de la selección natural en dicho proceso.

Nuestro entendimiento de la evolución cultural y los procesos involucrados en ella se verán sin duda beneficiados por una apertura respecto a las propuestas, así como los alcances y limitaciones de cada una. Esta forma de pensar enriquece no solo el desarrollo de áreas de estudio controversiales –como el de la evolución cultural- si no cualquier área científica. Francamente lo necesitamos, porque como parece que JBS Haldane dijo en algún momento: “La cultura es no solo más rara de lo que nos imaginamos, si no más rara de lo que podemos imaginarnos”

Imagen de H. Zell, tomada de Wikimedia Commons.

Artículo de referencia:

Henrich, J., Boyd, R., & Richerson, P. (2008). Five Misunderstandings About Cultural Evolution Human Nature, 19 (2), 119-137 DOI: 10.1007/s12110-008-9037-1

La fiesta de San Patricio y los osos polares

La fiesta de San Patricio es una celebración de origen irlandés que, aunque fue originalmente religiosa, actualmente es concebida como una fiesta pública con la que cada 17 de marzo se celebran los orígenes irlandeses en Irlanda y varias partes del mundo. La fiesta involucra motivos verdes con tréboles y en algunos lugares la cerveza, los cuerpos de agua y la gente se pintan todos de verde. Entre las ciudades donde se llevan a cabo multitudinarios desfiles se cuentan Nueva York, Belfast, Manchester, Birmingham, Londres, Coatbridge, Montreal, Boston, Filadelfia, Chicago, Kansas, Savannah, Denver, Scranton y Toronto donde justamente hay una buena población de origen irlandés.

Dentro del reino animal, los osos polares podrían unirse a dicha celebración ya que un estudio reciente sugiere que los osos polares pueden presumir de ancestros irlandeses. En dicho estudio, liderado por Ceiridwen J. Edwards de la Universidad de Dublin, se analizó el ADN mitocondrial de varios linajes relacionados con los osos polares (Ursus maritimus) y osos pardos (Ursus arctos) extintos y modernos.

Los osos polares se unen a la fiesta de San Patricio. Imagen de los osos de Michael Haferkamp tomada de Wikimedia Commons.

Los osos polares se unen a la fiesta de San Patricio. Imagen de los osos de Michael Haferkamp tomada de Wikimedia Commons.

Entre otros resultados el estudio de Ceiridwen y su equipo sugiere que la distribución actual de los linajes de estos osos ha sido marcada por 1) largos períodos de relativa estabilidad interrumpidos por migraciones provocadas por eventos climáticos y 2) eventos de hibridación. La hibridación parece haber ocurrido en repetidas ocasiones a lo largo del Pleistoceno tardío y es gracias a este proceso de hibridación que el oso polar adquirió sus raíces irlandesas. Al parecer el ya extinto oso pardo irlandés fue el que dio origen al linaje de los muy blancos y enormes osos polares. Interesantemente, la historia reciente de los osos polares parece estar marcada por el mismo destino. Los osos polares han perdido buena parte de su territorio debido a los efectos del cambio climático, específicamente el derretimiento de la capa de hielo. Como resultado, los territorios de los osos polares y los osos pardos se han sobrelapado y la presencia de híbridos entre ambas especies ha sido reportada en los últimos cinco años. Al parecer, la hibridación es más frecuente en regiones donde la densidad poblacional es baja y donde los individuos están cerca del límite de su rango de distribución, es decir, la hibridación puede ser un mecanismo utilizado por especies en hábitats marginales durante períodos de cambio o deterioramiento ambiental. En algunos casos la hibridación puede ser un mecanismo mediante el cual se reemplacen alelos dañados o se transfieran características ventajosas entre especies proporcionando ciertas ventajas a los híbridos.

Una de las especies árticas mas amenazadas es sin duda el oso polar y aunque tanto los osos polares como los osos pardos se encuentren protegidos, el estatus de protección de los híbridos no ha sido definido con claridad. En este sentido, el estudio de Ceiridwen resalta la importancia de la protección de los híbridos debido al importante y poco apreciado papel que su sobrevivencia puede jugar en la permanencia de las especies. 

Ursus maritimus. Imagen tomada de Wikimedia Commons.

Ursus maritimus. Imagen tomada de Wikimedia Commons.

 Artículo de referencia:

Edwards, C., Suchard, M., Lemey, P., Welch, J., Barnes, I., Fulton, T., Barnett, R., O'Connell, T., Coxon, P., Monaghan, N., Valdiosera, C., Lorenzen, E., Willerslev, E., Baryshnikov, G., Rambaut, A., Thomas, M., Bradley, D., & Shapiro, B. (2011). Ancient Hybridization and an Irish Origin for the Modern Polar Bear Matriline Current Biology DOI: 10.1016/j.cub.2011.05.058

La vasopresina y el concierto de cuerdas

Los miembros de todas las culturas conocidas escuchan música. Siendo una práctica tan extendida uno podría preguntarse si pudiera tener una base biológica. Algunos estudios llevados a cabo con fetos, infantes, familias completas, entre gemelos e incluso algunos donde se han utilizado imágenes de resonancia magnética del cerebro sugieren que éste es el caso. Un estudio reciente sugiere incluso la existencia de un componente genético.

Esto no es raro si pensamos que la música despierta en quienes la escuchamos todo un abanico de reacciones emocionales. Cuando sentimos que se nos enchina la piel, ya sea al escuchar las variaciones Goldberg o el nuevo disco de Coldplay, le debemos esa sensación a un torrente de sustancias químicas que recorren nuestro cuerpo en respuesta a lo que escuchamos: las hormonas.

Imagen de Djajakarta.

Se ha visto que la música que escuchan los bebes, por ejemplo en la forma de canciones de cuna, afecta el apego que éstos desarrollan con sus papás. También, se ha observado que es posible desarrollar una mayor cohesión grupal cuando un grupo ha cantado o tocado música en conjunto. Una de las hormonas responsables de lo anterior podría ser la vasopresina (también llamada arginina vasopresina, argipresina u hormona antidiurética). La vasopresina es una hormona que modifica la permeabilidad de los riñones y juega un importante papel en la regulación de agua, glucosa y sales en la sangre. Sin embargo, al igual que la oxitocina, se ha visto que modula varias conductas sociales cuando es liberada directamente en el cerebro. El gen AVPR1A codifica para un receptor molecular que modula la influencia de la vasopresina en el cerebro. Se ha visto que este gen participa en algunos aspectos de la cognición y la conducta social incluyendo el apego, el establecimiento de lazos e incluso el altruismo en humanos y otras especies. Considerando lo anterior un equipo de investigadores finlandeses, que han estado interesados en el tema de las bases genéticas de la aptitud y la creatividad musical, se dieron a la tarea de averiguar la relación entre la presencia de variantes del gen AVPR1A y el gusto (o el interés) por escuchar música, ya sea de forma pasiva o activa. Sus resultados fueron publicados hace poquito en la revista Journal of Human Genetics. Para su estudio, Liisa Ukkola-Vuoti e Irma Järvelä, líderes de la investigación, identificaron las variantes del gen AVPR1A en los miembros de 31 familias finlandesas (642 individuos en total). A estas mismas personas les hicieron varias preguntas para evaluar su interés por escuchar música y su educación musical. A todos se les aplicó una prueba para medir su aptitud musical (Karma Music Test). Se consideró que los sujetos de estudio tenían un interés activo por escuchar música cuando al hacerlo ponían atención a la misma y les gustaba asistir a conciertos. Por el contrario, se consideró que los individuos tenían un interés pasivo cuando la utilizaban simplemente como “ruido de fondo”. Es interesante notar que, de las primeras décadas de 1900 para acá, ha habido un incremento en el interés por escuchar música. Se cree que esto se debe al incremento en la disponibilidad de música y aparatos eléctricos para poder reproducirla. Por lo tanto, Liisa, Irma y el resto del equipo tuvieron que tomar esto en cuenta y clasificar a los sujetos de estudio en diferentes categorías de edad para evitar que dicho fenómeno modificara los resultados obtenidos.

Según los resultados del equipo finlandés, aquellos individuos con un nivel educativo más alto tendían a escuchar música de forma más activa y el promedio de interés musical variaba de acuerdo con los pedigríes. Es decir, entre familias. Además, el interés activo en escuchar música se relacionó con variantes genéticas ya asociadas en un estudio previo con la aptitud y la creatividad musical.

Imagen tomada de aquí gracias a Proust73.

Uno pensaría que aquellos individuos con una educación musical mayor serían más propensos a escuchar música activamente simplemente porque el aprendizaje musical así lo exige y que, por lo tanto, la educación musical se relacionaría con las variantes del gen AVPR1A. Sin embargo, ese no fue el caso cuando la educación musical se consideró como una covariable. Lo cual, fortalece la conclusión de que el interés musical tiene un componente genético. Un detalle que aun debe estudiarse con más cuidado es la influencia de la memoria en este tipo de estudios ya que aquellos individuos con un mayor interés en la música podrían además experimentar emociones más fuertes al hacerlo y, por lo tanto, ser capaces de recordar sus experiencias y actividades relacionadas con la música de forma más precisa. También, algunos tipos de personalidades podrían ser capaces de recordar de mejor manera sus hábitos relacionados con el tiempo y la forma en la que escuchan música, por lo que estos factores deben tomarse en cuenta en futuros estudios. Aun cuando (por fortuna) queden algunas preguntas flotando en el aire, el estudio de los hábitos musicales en humanos y su relación con la diversidad genética de los sujetos de estudio es sin duda una melodiosa manera de sumergirse en la apasionante área de la herencia dual: la co-evolución de genes y cultura. (Aquí se puede ver un concierto para cuerdas de una de las variaciones de Goldberg y aquí se puede escuchar una hermosa versión para guitarra)

Artículo de referencia:

Ukkola-Vuoti, L., Oikkonen, J., Onkamo, P., Karma, K., Raijas, P., & Järvelä, I. (2011). Association of the arginine vasopressin receptor 1A (AVPR1A) haplotypes with listening to music Journal of Human Genetics DOI: 10.1038/jhg.2011.13

Amigos: compartiendo hasta los genes

Los humanos son probablemente la única especie donde prácticamente todos los individuos forman lazos estables y no relacionados con la reproducción. Es decir, prácticamente todos tenemos amigos. Algunos estudios sugieren que los amigos comparten características físicas o conductuales, en otras palabras, se ha visto que puede existir similitud fenotípica entre amigos. Lo que no es claro es si esta similitud fenotípica refleja una similitud genotípica, es decir, ¿compartimos genes con nuestros amigos? Imagen de Xzit tomada de Wikimedia Commons. Desde el punto de vista biológico esta pregunta es interesante por varias razones. Una de ellas es que de existir similitudes genéticas entre amigos esto incrementaría la posibilidad de que la selección natural operara a nivel de grupo. También, es importante si pensamos en los efectos genéticos indirectos. En otras palabras, las características fenotípicas de un individuo podrían verse afectadas por los genes de aquellos individuos cercanos, los genes de los cuates pues. Varios estudios en humanos han demostrado que existe cierta tendencia a asociarnos con aquellos con los que nos parecemos (“Dios los hace y ellos se juntan”), un proceso conocido como homofilia. Uno puede argüir que la influencia social es innegable para que se asocien aquellos individuos que se parecen, pero también es cierto que las similitudes fenotípicas pueden tener un fuerte componente genético ya sea si pensamos en características físicas o conductas. Pero ¿cómo es que terminamos cerca de aquellos con los que también compartimos genes? La cosa es tal vez más simple de lo que parece. Veamos porqué. Primero, en grupos humanos con poca movilidad donde la reproducción ocurre entre aquellos que están mas cerca, es casi inevitable que al final los individuos de un mismo grupo compartan cierto número de genes. A este fenómeno se le conoce como estratificación poblacional. Segundo, los individuos podemos -activamente- buscar a aquellos con genotipos semejantes a los nuestros; y no porque seamos capaces de reconocer sus genes si no porque somos capaces de reconocer el fenotipo, que es la expresión del genotipo. Tercero, los individuos podemos elegir aquellos ambientes –ya sea activa o pasivamente- en los que la expresión de nuestro genotipo es la óptima, en consecuencia, es natural que al final nos encontremos con individuos que también hayan elegido el mismo ambiente en función de su genotipo. Por ejemplo, aquellos propensos a la actividad física intensa podrían ser más proclives a inscribirse en un gimnasio donde terminarían asociándose con otros individuos igualmente activos. Imagen de Spazzykoneko tomada de Wikimedia Commons. Es importante notar, sin embargo, que también es posible observar heterofilia. Es decir, la gente puede activamente elegir a aquellos individuos con los que no comparten características (cuando los opuestos se atraen). Este proceso parece ser relativamente común durante la elección de pareja o puede ocurrir bajo ciertas circunstancias. Por ejemplo, en los lugares de trabajo personas con diferentes habilidades y (potencialmente) diferentes genes pueden encontrarse dentro de un mismo espacio. El 1º de febrero pasado en la revista del Proceedings of the National Academy of Sciences, se publicó un artículo – en el cual está basada esta entrada- respecto a los genotipos encontrados dentro de redes de amigos. Para el estudio, liderado por James H Fowler de la Universidad de California en San Diego, los autores utilizaron una base de datos llamada Add Health (National Longitudinal Study of Adolescent Health). Como parte de los datos tomados para dicha base de datos se tomaron muestras de saliva para identificar la presencia de 6 genes. De ahí, los autores extrajeron la información de pares de amigos (no emparentados) así como información relativa al género, edad y grupo étnico de los mismos. Uno de los objetivos de esta base de datos es precisamente contar con información respecto a la conducta y salud de los adolescentes. Según sus resultados, existe cierta agrupación genotípica en las redes sociales que no puede ser explicada únicamente por la estratificación poblacional. Es decir, los amigos no solo se parecen entre sí, si no que además estas similitudes ocurren a nivel genotípico. Aun cuando los genes considerados han sido asociados con ciertas características de personalidad y conductuales es notorio que los fenotipos con los que estos genes están asociados son muy probablemente poligénicos (es decir, son afectados por muchos genes) y también pleiotrópicos (afectan varias características), lo que en cierta forma garantiza la fortaleza de sus conclusiones. Los autores encontraron que por ejemplo existía cierta agrupación de genotipos (homofilia) para el gen DRD2 que ha sido asociado con el alcoholismo, lo cual tiene sentido si pensamos que aquellos más inclinados a beber se sentirían mejor junto a otros individuos con dicha tendencia. Por otro lado, la falta de conexión entre individuos con el gen CYP2A6 (asociado con la apertura social) sugiere cierta heterofilia para dicho gen; aun cuando no es completamente claro porque aquellos individuos abiertos socialmente buscarían activamente a aquellos que no lo son. Aun así, los autores sugieren que el hecho de que existan algunos genes para los que se observa heterofilia es una prueba de que los individuos activamente seleccionan a sus amigos. Una de las conclusiones interesantes que se pueden derivar de este estudio es el hecho de que la estructura genética en las poblaciones humanas no es solo resultado de las uniones reproductivas. Los lazos amistosos también pueden influir de manera importante en dicha estructura. Adicionalmente, la homofilia y heterofilia presente entre individuos de un mismo grupo puede tener repercusiones muy interesantes en la forma en la que los genes nos conducen a ciertos ambientes y la influencia que el ambiente social puede tener en nuestra conducta. Es decir, los humanos podemos activamente buscar amigos con ciertos genotipos lo que a su vez facilitaría la expresión de ciertos genes. Lo anterior en consecuencia, podría afectar el desarrollo de otros fenómenos como la propagación de enfermedades, información, etc. James H. Fowler, Jaime E. Settle y Nicholas A. Christakis, autores del estudio, sugieren que tal vez podríamos ver el paisaje genético de un individuo como la suma de los genes del individuo en cuestión así como del resto de los individuos a su alrededor, tal y como sucede en otros organismos como gallinas ponedoras y bacterias. Evolutivamente hablando el ambiente social podría ser una fuerza selectiva más importante de lo que tal vez habíamos pensado. Dentro de una red social puede haber nichos genéticos que promueven o inhiben la evolución de ciertos tipos de conductas como aquellas relacionadas con la adquisición de ciertas enfermedades, la cooperación entre individuos, etc. Los autores se aventuran todavía más, sugiriendo que las características genéticas de ciertos grupos podrían conferirles ventajas adaptativas. Sin embargo, esto es hasta el momento una pregunta experimental (que tiene que ser puesta a prueba) y será interesante descubrir y entender bajo qué condiciones –además de la presencia de ciertos genes- este tipo de ventajas adaptativas pudieran ser observadas en individuos tan móviles como los humanos. Artículo de referencia:

Fowler, J., Settle, J., & Christakis, N. (2011). Correlated genotypes in friendship networks Proceedings of the National Academy of Sciences, 108 (5), 1993-1997 DOI: 10.1073/pnas.1011687108

Gorilas, humanos y el pequeño gran salto de Plasmodium

Las especies cercanamente relacionadas no solo comparten genes, también comparten parásitos en cualquiera de sus presentaciones: virus, bacterias, gusanos, protozoarios, etc. Cuando se comparan los árboles filogenéticos de especies emparentadas de hospederos con los de sus parásitos las similitudes son muy a menudo asombrosas: los árboles de los últimos espejean los de los primeros. Al indagar sobre el origen de los parásitos en una especie, es común considerar como los sospechosos principales a las especies cercanas a ésta. Por ejemplo, cuando se averigua sobre el origen de los parásitos humanos el sospechoso de siempre es el chimpancé, por ser nuestro pariente vivo más cercano. Hace casi una década supimos que el virus VIH (causante de sida) tuvo su origen en los chimpancés y el año pasado estos primos nuestros también fueron culpados por ser los portadores de una especie de Plasmodium (P. reichenowi) que estaba cercanamente relacionada con Plasmodium falciparium, el protozoario causante de la malaria en humanos. De hecho, en su momento se pensó que la relación entre ambas especies era tan cercana que seguramente habían divergido al mismo tiempo que los chimpancés y los humanos lo hicieron a partir de un ancestro común. Pero ahora resulta que el sospechoso original –el chimpancé- parece no ser el reservorio principal de dicho parásito, si no los gorilas occidentales (Gorilla gorilla). Eso es lo que sugiere un estudio publicado en la edición del 23 de septiembre pasado en la revista Nature. Gorila (Gorilla gorilla gorilla, fotografía de Ltshears) y Plasmodium (fotografía de Ute Frevert). Según Weimin Liu, autor principal del estudio, y su equipo de 21 colaboradores, el hecho de que los chimpancés hubieran sido considerados como los reservorios originales de Plasmodium se debió a los métodos que utilizaron en su estudio: la muestra estaba limitada a solo unos cuantos simios, la mayoría en cautiverio y viviendo en proximidad con humanos. Para mejorar dicho estudio, Liu y su equipo utilizaron cerca de 3,000 muestras de heces fecales de 3 subespecies de chimpancés, dos de gorilas y una de bonobo. La gran mayoría de dichas muestras provinieron de poblaciones silvestres, es decir, no habituadas a la presencia humana. Sí, para su estudio utilizaron popós de simios de las que fue posible obtener información valiosísima. Por increíble que parezca, las muestras estaban cuidadosamente guardadas en bancos creados para tal efecto ya que fueron colectadas con anterioridad para llevar a cabo estudios de infecciones retrovirales en simios. Cuando éste y otro tipo de muestras son almacenadas y utilizadas de forma eficiente es posible obtener información para varios estudios, maximizando los beneficios de la colecta original. Es posible encontrar aquí otro ejemplo sobre esta costumbre ya no tan excéntrica entre los biólogos. Pero volvamos a los orígenes de la malaria. Por medio de métodos moleculares tradicionales Liu y su numeroso equipo extrajeron de las heces fecales secuencias de ADN de varias especies de Plasmodium, de tal suerte que fue posible saber qué especies de simios habían sido infectadas, en qué proporción, por cuántas especies de Plasmodium y qué tan relacionadas estaban las diferentes especies del mortal causante de la malaria. Como resultado de sus análisis encontraron la presencia de Plasmodium en entre el 32 y el 48% de las muestras provenientes de chimpancés y gorilas, pero no encontraron evidencia de infección ni en los bonobos (Pan paniscus) ni en los gorilas orientales (Gorilla beringei). Además, las especies de dicho protozoario que se encontraban más cercanamente relacionadas con la que infecta a los humanos (Plasmodium falciparium) fueron los encontrados en los gorilas occidentales (Gorilla gorilla). Bueno y ¿de qué nos sirve saber esto? Árbol filogenético de los parásitos de Plasmodium que infectan a los grandes simios. C1-C3 corresponde a las especies de chimpancés, G1-G3 a las especies de gorilas estudiadas. Ilustración tomada de la revista Nature. Con este tipo de estudios, relativamente comunes en la actualidad, se alebrestan las esperanzas de que dichos estudios permitirán entender y/o predecir la siguiente epidemia humana. La posibilidad existe, pero no es ni directo ni sencillo ni inmediato. Aun así, no es nada despreciable el bagaje con el que este tipo de estudios contribuyen a nuestro entendimiento de los orígenes de las enfermedades humanas. Según Edward C Holmes, quien publicó en el mismo número de Nature un comentario respecto al articulo de Liu y colaboradores, dicho estudio ilumina y al mismo tiempo obscurece el asunto de los orígenes del famoso Plasmodium. La idea de que eran los chimpancés –y no los gorilas- los principales reservorios del parásito tenía una gracia especial: al poder inferir el momento en que chimpancés y humanos divergieron era entonces sencillo inferir el momento en que ambas especies de Plasmodium habían divergido. Sin embargo, ahora que el principal sospechoso es el gorila la cosa se complica porque estamos hablando de una transmisión cruzada entre especies. En otras palabras, el linaje del hospedero y el parásito no resultaron ser una copia fiel. En consecuencia, con la nueva propuesta de Liu y su cuantioso equipo, ahora es incierto el momento en que Plasmodium saltó de los gorilas a los humanos y será necesario, según comenta Holmes, llevar a cabo más estudios respecto a la diversidad genética del protozoario en otras especies de mamíferos. Estos estudios permitirían tener otros puntos de referencia para entender a qué velocidad y de qué manera ha evolucionado el linaje de Plasmodium. ¿Será necesario colectar más excrementos? Si, sería lo ideal, y esta vez de una muestra más extendida que considere otras especies de mamíferos.

Articulo de referencia:

Liu, W., Li, Y., Learn, G., Rudicell, R., Robertson, J., Keele, B., Ndjango, J., Sanz, C., Morgan, D., Locatelli, S., Gonder, M., Kranzusch, P., Walsh, P., Delaporte, E., Mpoudi-Ngole, E., Georgiev, A., Muller, M., Shaw, G., Peeters, M., Sharp, P., Rayner, J., & Hahn, B. (2010). Origin of the human malaria parasite Plasmodium falciparum in gorillas Nature, 467 (7314), 420-425 DOI: 10.1038/nature09442
Holmes, E. (2010). Malaria: The gorilla connection Nature, 467 (7314), 404-405 DOI: 10.1038/467404a
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El artículo de Liu y colaboradores también ha sido comentado por Ed Yong en su blog Not Exactly Rocket Science, el diario “El país” y por Donald G. McNeil en el New York Times, entre otros. 

Nuestros "genes brincadores" nos hacen únicos y nos enferman

El ADN es una macromolécula extrañísima y fascinante. Este ácido nucleico constituye el material genético de todas las células, algunos organelos celulares (como las mitocondrias), muchos virus, y es además el principal componente de los cromosomas y el único componente de los plásmidos.


Toda la información de lo que somos –y podemos ser- está en nuestro ADN. Sin embargo, la forma exacta en la que el ADN da lugar a lo que somos es algo que todavía estamos tratando de entender.


El Proyecto del Genoma Humano (PGH) ha sido un controvertido y morrocotudo esfuerzo por desentrañar los misterios de nuestro ADN y ha proporcionado información valiosa respecto a los millones de pares de bases que constituyen nuestro ADN y respecto a miles de genes humanos.


También hemos obtenido información respecto a la proporción de ese ADN que efectivamente se traduce en algo, comparado con la proporción de ADN que sólo parecen ser pedacitos iguales repetidos hasta el cansancio; las llamadas secuencias altamente repetidas.


Otro uso interesante de la información derivada del PGH es que ha sido posible comparar genomas individuales con un genoma humano de referencia. Estas comparaciones -dentro y entre especies- están permitiendo identificar elementos funcionales y establecer relaciones entre la variación genética y la diversidad fenotípica. Es decir, la relación entre lo que dice nuestro ADN y lo que se nos ve.


Ahora sabemos que la cantidad de variación en el genoma humano es enorme. Una fuente de variación proviene precisamente de algunas secuencias altamente repetidas, como los llamados transposones, dentro de los que se incluye a los retrotransposones. El prefijo “retro” se refiere a la forma en la que se replican: primero el ADN se copia en ARN y luego el ARN mete una especie de reversa para copiarse otra vez en ADN.


Los transposones son elementos móviles que hacen copias de sí mismos e insertan dichas copias en otras áreas del genoma. Algunos de estos cambios pueden ser "silenciosos" y no causar ningún cambio funcional considerable, pero otros cambios sí pueden tener consecuencias importantes.


Los retroelementos no son raros en el mundo de los mamíferos. De hecho, todos los genomas de mamíferos que han sido estudiados a la fecha presentan retrotransposones y en todos los casos constituyen alrededor del 30% de dichos genomas. 


Los retrotransposones Alu y L1 son dos clases abundantes de elementos móviles presentes en el genoma humano y que brincan de una posición genómica a otra en cada nueva generación. Algunas de estas inserciones pueden ser tan nuevas que son encontradas solo en una persona.

La mutagénesis originada por transposones no había sido fácil de estudiar, principalmente porque no existían métodos adecuados para detectar inserciones nuevas. Las inserciones conocidas eran, por lo tanto, inserciones fijas y relativamente comunes que habían sido descritas por proyectos de secuenciación genómica. Es decir, solo nos habíamos asomado a través de una pequeña ventanita al mundo de las inserciones transposónicas.


Los mecanismos detrás de las reinserciones genéticas son variados, tal y como lo demuestran 4 artículos recientemente publicados: tres de ellos en la revista Cell y uno más en la revista Genome Research. Por medio de métodos diferentes -y recientemente ideados- estos cuatro estudios en conjunto sugieren que las secuencias altamente repetidas de nuestro genoma contribuyen de manera importante a las variaciones estructurales del mismo. Algunas de estas secuencias repetidas incluso presentan transposición activa, es decir, “brincan” de un lugar a otro en un grado mucho mayor al pensado con anterioridad.


En el estudio de Christine R Beck del Departamento de Genética Humana de la Universidad de Michigan y siete investigadores más, encontraron que las secuencias repetidas LINE-1 o L1(de long interspersed element-1), provenientes del material genético de 5 personas de diferentes partes del mundo, no están presentes en el genoma humano de referencia. Dichos L1s son más abundantes de lo que antes se pensaba y tienen una tendencia a brincar o a moverse de lugar.


En otro estudio, liderado por Cheng Ran Lisa Huang del Instituto de Medicina Genética de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, también encontraron numerosas y nuevas variantes de L1s. Sus datos sugieren que las nuevas inserciones –resultado del ADN brincador- son el doble de lo estimado con anterioridad y proponen que estas inserciones ocurren aproximadamente cada 108 nacimientos.


Entonces, si estos genes brincadores se mueven a lugares donde el ADN efectivamente es funcional podrían afectar –en mayor o menor medida- los procesos de transcripción y modificar los resultados. En consecuencia, estos L1 pueden jugar un papel crucial en la pérdida de función de los genes y por tanto, intervenir en el desarrollo de enfermedades o padecimientos.


Huang y su equipo evaluaron lo anterior examinando sitios L1 en el cromosoma X de 69 hombres diagnosticados con una discapacidad intelectual ligada a dicho cromosoma y encontraron que dentro de este grupo había 6 nuevas inserciones de L1 y 3 inserciones privadas, es decir, únicas y limitadas al mismo número de individuos. Tres de estas inserciones estuvieron en o cerca de genes con funciones conocidas en el desarrollo del sistema nervioso central.


Aun cuando el efecto biológico preciso de estas inserciones es todavía desconocido, el artículo de Huang y colaboradores señala la utilidad que el estudio de estas inserciones puede tener en la comprensión de algunas enfermedades genéticas.


En el estudio liderado por Rebecca C Iskow y Scott E Devine de la Universidad de Emory, utilizando material genético de 76 personas encontraron que las inserciones Alu y L1 son abundantes y pueden ocurrir no solo a nivel de células germinales, si no también en células somáticas. Rebecca y su equipo encontraron que es posible encontrar a altas frecuencias nuevas inserciones L1 en genomas de cáncer de pulmón.


También analizaron la presencia de inserciones en tumores cerebrales, pero en ese caso no fueron identificadas nuevas inserciones. Esto sugiere que algunos genomas cancerígenos permiten la movilización de elementos Alu y L1 y otros no, por lo que estudios posteriores al respecto serán necesarios para entender porqué es que ocurre esto.


Al igual que los otros estudios, Rebecca Iskow y su equipo encontraron un alto porcentaje (93%) de genomas con por lo menos una inserción diferente que estaba presente en solo un individuo. En otras palabras, los genes brincadores claramente hacen de las suyas en nuestros genomas.


Interesantemente, a pesar de que el estudio de Beck y el de Iskow se centraron en poblaciones humanas completamente diferentes, fue posible encontrar que algunos elementos L1 eran exactamente los mismos. Aun así, la mayoría de las inserciones detectadas por ambos estudios fueron únicas. Por lo que es muy probable que otras inserciones nuevas serán descubiertas en otros genomas humanos.


En el estudio de Adam D. Ewing y Haig H Kazazian de la Universidad de Pennsylvania, los autores desarrollaron un método para determinar los sitios de inserción de prácticamente todos los miembros de la familia de retrotransposones L1. Para ello, evaluaron el material genético de 25 individuos, 15 de los cuales no eran parientes.


Según sus resultados dos individuos tienen una diferencia de alrededor de 285 sitios de inserción de elementos L1 y la taza de retrotransposición es de entre 1 en cada 95 a 1 en cada 270 nacimientos. Además, pudieron catalogar 772 inserciones L1 presentes en el genoma humano de referencia y 367 que no lo estaban. Esta última cifra podrá sonar a que no es mucho, pero constituye el doble de los elementos de los que se tenía conocimiento a la fecha.


Ewing y Kazazian sugieren que aún cuando su estudio se centró en los elementos L1, los métodos propuestos por ellos pueden aplicarse a cualquier otro tipo de repetición en cualquier genoma. Es decir, su método va a permitir que la diversión en esta área continúe.


Los cuatro estudios en conjunto demuestran que la posición y cambios que sufren las secuencias altamente repetidas en los genomas humanos, en particular la posición de los elementos Alu y L1, pueden tener consecuencias importantes. Al parecer, si hay algo que nos hace únicos -y nos puede enfermar- es la actividad de nuestros "genes brincadores".


Por último, es interesante resaltar que por muchos años se había creído que las secuencias altamente repetidas eran una especie de ADN basura que se había ido acumulando en nuestro genoma (y en el de otras especies) a lo largo de la evolución y que, a la hora de hacer estudios, solo había que limpiar. En los últimos años ha dejado de ser considerado como basura y está siendo evidente que juega un papel central en la variación estructural genética, su evolución y que además puede tener un gran impacto en la biología humana, particularmente en la generación de padecimientos.

Artículos de referencia:

Beck, C., Collier, P., Macfarlane, C., Malig, M., Kidd, J., Eichler, E., Badge, R., & Moran, J. (2010). LINE-1 Retrotransposition Activity in Human Genomes Cell, 141 (7), 1159-1170 DOI: 10.1016/j.cell.2010.05.021

Huang, C., Schneider, A., Lu, Y., Niranjan, T., Shen, P., Robinson, M., Steranka, J., Valle, D., Civin, C., & Wang, T. (2010). Mobile Interspersed Repeats Are Major Structural Variants in the Human Genome Cell, 141 (7), 1171-1182 DOI: 10.1016/j.cell.2010.05.026

Iskow, R., McCabe, M., Mills, R., Torene, S., Pittard, W., Neuwald, A., Van Meir, E., Vertino, P., & Devine, S. (2010). Natural Mutagenesis of Human Genomes by Endogenous Retrotransposons Cell, 141 (7), 1253-1261 DOI: 10.1016/j.cell.2010.05.020

Ewing, A., & Kazazian, H. (2010). High-throughput sequencing reveals extensive variation in human-specific L1 content in individual human genomes Genome Research DOI: 10.1101/gr.106419.110