Una parte de lo que hace distinto al esqueleto humano del de los grandes simios no está tanto en los genes, sino en la forma de utilizarlos. Un estudio ha identificado miles de cambios en regiones que controlan la actividad de los genes y ha encontrado una señal clara en el cartílago. Los humanos tienen alrededor de tres veces menos de unas moléculas que ayudan a mantenerlo hidratado y resistente. Los autores plantean que esta transformación pudo contribuir a moldear nuestro esqueleto y, a la vez, aumentar su vulnerabilidad al deterioro de las articulaciones.
El ADN regulador controla cuándo funcionan los genes
Los humanos y los chimpancés comparten gran parte de las instrucciones necesarias para fabricar proteínas. Pero tener un mismo gen no significa utilizarlo igual. Hay regiones del ADN que determinan en qué células se activa, cuándo y con qué intensidad. El nuevo trabajo publicado en Nature busca qué cambios aparecieron en esos controles durante la evolución humana.
El equipo, con participación de centros de Barcelona como EMBL Barcelona, el Instituto de Biología Evolutiva, el CRG, ICREA y el Institut Català de Paleontologia, comparó genomas humanos con los de 139 grandes simios, incluidos chimpancés, bonobos, gorilas y orangutanes. Después contrastó más de 15.000 genomas humanos actuales y genomas de neandertales y denisovanos para descartar variantes comunes dentro de nuestra especie. Seleccionó así más de medio millón de cambios surgidos en el linaje humano que podían modificar la actividad de los genes.
Después había que saber cuáles de esas diferencias tenían consecuencias. Para comprobarlo, los investigadores fabricaron versiones humanas y ancestrales de los fragmentos de ADN y probaron su actividad en células del cartílago. Unas 15.000 secuencias se comportaron de manera diferente.
Humanos y gorilas dentro de una misma célula
El grupo de la UPF creó células híbridas de humano y gorila. El estudio utilizó también células híbridas de humano y chimpancé obtenidas previamente. Después, los investigadores las transformaron en células capaces de dar lugar a tejidos de hueso y cartílago El método permite que el ADN de las dos especies funcione dentro de una misma célula y, por tanto, bajo las mismas condiciones. Si la versión humana de un gen se comporta de manera distinta a la del chimpancé o el gorila, la diferencia apunta al propio ADN y no al ambiente en que han crecido las células.
Al combinar los experimentos apareció la conclusión principal. En humanos había disminuido la actividad de numerosos genes implicados en producir glicosaminoglicanos o GAG, unas largas cadenas de azúcares presentes en el cartílago. Estas moléculas atraen y retienen agua, lo que ayuda al tejido a mantener su estructura y soportar la presión de las articulaciones.
Un cartílago diferente al de los otros grandes simios
El equipo comprobó después si esa diferencia podía verse en tejido real. Analizó 139 muestras de humanos y otros grandes simios procedentes de ocho tipos de articulaciones. Entre los simios no humanos, los niveles eran relativamente parecidos. En humanos eran unas tres veces menores de media.
“Más que decir que nuestro cartílago es más frágil, diría que está molecularmente menos protegido y probablemente es más vulnerable al desgaste”, explica a La Vanguardia Tomàs Marquès-Bonet, investigador ICREA en el Instituto de Biología Evolutiva, UPF-CSIC, y coautor del estudio. La diferencia no se explicó por la edad ni por el sexo y apareció en articulaciones sometidas a esfuerzos distintos, como el codo, el pulgar o la cadera, por lo que no parece deberse únicamente a nuestra forma de movernos.
La diferencia no se explicó por la edad ni por el sexo de los individuos y apareció en articulaciones sometidas a esfuerzos distintos, como el codo, el pulgar o la cadera, por lo que no parece deberse únicamente a nuestra forma de movernos.
La evolución del cartílago no consistió solo en producir menos GAG. En humanos, la proteína que sirve de soporte para fijar estas moléculas tiene más puntos de anclaje que en otros grandes simios. Es decir, hay menos moléculas disponibles, pero más lugares donde podrían unirse, una combinación que apunta a una reorganización más compleja del tejido durante nuestra evolución.
Una posible relación con la artrosis
Los investigadores proponen que estos cambios pudieron contribuir a algunos rasgos característicos del esqueleto humano. “Es posible que ayudaran a remodelar el esqueleto y a construir una anatomía diferente a la de los grandes simios”, señala Marquès-Bonet. “Como la evolución es ciega, el precio por esta novedad podría haber sido un cartílago con menos protección frente al desgaste. Pero todavía no sabemos si fue una adaptación directa o una consecuencia colateral de la evolución”, explica el biólogo evolutivo.
También plantean una posible conexión con enfermedades como la artrosis y la degeneración de los discos intervertebrales, más frecuentes en humanos que en otros grandes simios. El estudio, sin embargo, no demuestra que la reducción de GAG sea la causa. Para avanzar en esa dirección, el siguiente paso será probar la causalidad: modificar algunas de las principales variantes reguladoras humanas para devolverlas a su versión ancestral y comprobar, en cartílago cultivado en tres dimensiones, si recupera los niveles de GAG y resiste mejor la presión y el desgaste.
Los autores tampoco pueden poner fecha exacta a esta transformación del cartílago, pero sitúan los cambios genéticos analizados antes de la separación entre Homo sapiens, neandertales y denisovanos, en una etapa en la que el esqueleto ya estaba experimentando cambios decisivos. Entre ellos, el bipedismo, la reducción de las mandíbulas y una maduración más lenta.
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Buen análisis, ayuda a entender el contexto de la noticia.
Se agradece el rigor y las fuentes contrastadas.
Excelente trabajo de la redacción, como siempre.