El ADN de los antiguos homínidos ha contribuido al humano con defensas contra las infecciones y otros rasgos

Durante la última década, el árbol evolutivo humano se ha convertido en algo más parecido a un arbusto difícil de manejar. Los científicos han descubierto segmentos intercambiados de ADN que compartimos del apareamiento con otras dos especies de homínidos, los neandertales y los denisovanos, cuyo genoma fue secuenciado por primera vez en 2010 y 2014, respectivamente.

Cuánto de nuestros primos homínidos permanece hoy en nosotros, y si la presencia o ausencia de ADN homínido antiguo nos ha conferido algunas ventajas o desventajas de adaptación ha sido un área de exploración de primer orden.

Los científicos han mostrado que los genes antiguos homínidos pueden conferirnos ventajas, incluyendo un conocido caso de adaptación a las grandes altitudes, que es el resultado de un intercambio de ADN -también conocido como introgresión genómica- con un denisovano, en el gen EPAS1. Este descubrimiento puede explicar por qué los tibetanos están especialmente adaptados a la vida a gran altitud.

Pero muchas enfermedades son el resultado de la interacción de múltiples genes, y pueden exhibir rastros complejos, así que desempaquetar las contribuciones a nuestro genoma de los homínidos antiguos ha sido una tarea difícil. Ahora, un nuevo estudio publicado en la revista Molecular Biology and Evolution, los científicos Alexandre Gouy y Laurent Excoffier han desarrollado nuevas herramientas computacionales para analizar mejor los conjuntos de datos genéticos, y han hallado más evidencias del legado de las adaptaciones de homínidos antiguos, particularmente con el fin de luchar contra enfermedades infecciosas, como la malaria.

«Nuestros resultados confirman que la introgresión arcaica homínida está muy extendida en los genes relacionados con la inmunidad, y que los patógenos representan una fuerte presión selectiva que podría ser una de las principales causas de la evolución adaptativa en humanos«, dijeron los autores. «En general, nuestros resultados sugieren que la introgresión arcaica ha afectado el metabolismo humano y la respuesta a diferentes tipos de patógenos (bacterias, virus y protistas -estos últimos organismos eucariotas unicelulares o pluricelulares-), que han sido determinantes durante la historia de adaptación humana«, asegura Excoffier.

En este estudio, Gouy y Excoffier analizaron los últimos mapas de introgresión arcaica que se publicaron recientemente para 35 individuos melanesios, así como muestras el proyecto 1000 Genomes. «Nuestros resultados muestran que esta introgresión no sólo se encuentra en muchos genes involucrados en las mismas funciones, sino también que algunos de estos genes interactuantes que llevan ADN arcaico han sido coseleccionados«, comenta Gouy.

En lugar de analizar genes individuales, se centraron en métodos para detectar patrones de introgresión basados en análisis de rutas biológicas y conjuntos de datos de genes y subredes conectados. Fueron capaces de identificar subredes de introgresión entre las tres bases de datos de rutas biológicas primarias (KEGG, NCI y Reactome), y entre cada una de las tres poblaciones que observaron, incluyendo asiáticos del este, europeos y habitantes de Papúa-Nueva Guinea.

“Una de las áreas más llamativas de evidencia sobre una posible resistencia a la malaria se encuentra entre los habitantes de Papúa-Nueva Guinea”, comenta Excoffier. También, más allá de las enfermedades infecciosas, encontraron evidencias de introgresión en genes relacionados con las porfirinas que están involucradas en el metabolismo energético (sistema respiratorio) y la unión de hierro y oxígeno en los glóbulos rojos (hemoglobina) y músculos (mioglobina), así como en los receptores olfativos, lo que muestra señales de introgresión neandertal entre las poblaciones europeas modernas.

Una de las áreas más controvertidas en el análisis del ADN de los antiguos homínidos y su influencia en nosotros es el desarrollo del comportamiento y la cognición en los humanos modernos. Aunque los autores advierten que el trabajo en este sentido es aún muy preliminar, sí encontraron evidencia de introgresión entre las redes de genes involucradas en tales funciones. «Estos resultados sugieren que la introgresión arcaica también podría haber afectado los rasgos conductuales y neuronales, a pesar de que es difícil vincular estos fenotipos con una presión selectiva precisa«.

Sus resultados se basan en otros estudios que han identificado variantes de Neanderthal en dos loci SLC (SLC6A11, SLC6A13) que previamente se habían asociado con rasgos del comportamiento (depresión, trastornos del estado de ánimo, hábito de fumar) y algunas variantes genéticas que se expresan preferentemente en el cerebro.

«En los habitantes de Papúa-Nueva Guinea también encontramos genes que muestran un exceso significativo de introgresión, que se ha asociado respectivamente a la susceptibilidad al autismo y al trastorno por déficit de atención e hiperactividad, por ejemplo, el SLC9A9«, afirma Gouy. Los investigadores también informaron sobre otros genes de la misma familia que tienen una expresión sesgada en el cerebro y muestran un exceso de segmentos intrigados en los asiáticos orientales y europeos, incluidos el SLC6A1 (un transportador GABA), el SLC6A5 (un transportador de neurotransmisores) y el SLC28A1, así como en Papúa-Nueva Guinea, con SLC4A10 (que controla el pH intracelular de las neuronas y el líquido extracelular cerebral).

Serán necesarias exploraciones posteriores de estas áreas de influencia para comprobar sus contribuciones a la salud humana. A pesar de que la cantidad total de introgresión de neandertales y denisovanos es bastante baja en los humanos modernos (típicamente entre el 1 y el 3%), su evidencia deja claro que el ADN de los antiguos homínidos que queda en nosotros ha ayudado a dar forma a la adaptación humana con un gran impacto.

Fuente: Molecular Biology and Evolution.