Los humanos contemporáneos somos el resultado de millones de años de evolución; en realidad venimos de una línea ininterrumpida que inicia en el origen de la vida. Más recientemente, a partir de nuestro último ancestro común con el chimpancé, nuestro genoma se ha ido modificando en los últimos seis millones de años. En este texto, quisiera referirme de manera muy concreta a algunos de los eventos moleculares que modificaron nuestro genoma y que afectaron significativamente nuestra evolución.

Variabilidad Genómica

Los humanos somos organismos pluricelulares formados por células que en su núcleo contienen el genoma en la forma de DNA, y sabemos, que en nuestros 46 cromosomas tenemos un total de 6,000 millones de pares de bases (en realidad habitualmente nos referimos al tamaño total del genoma humano en su aspecto haploide esto es, 3,000 millones de pares de bases). La totalidad de nuestro genoma ha sido secuenciado y uno de los resultados más básicos es que entre dos humanos cualquiera, tenemos una identidad del 99.9%, dicho de otra manera, de la totalidad del genoma tenemos sólo tres millones de pares de bases diferentes. Este dato, lleva a considerar que somos la misma especie en todo el planeta y que el concepto de razas humanas es obsoleto. Sin embargo, si bien estas comparaciones son ciertas, podrían llevar a pensar que, considerando el tamaño total del genoma la variabilidad es muy pequeña. Lo que sucede es que si comparamos múltiples individuos los tres millones de bases diferentes no necesariamente son iguales en cada uno. De hecho, análisis genómicos recientes han mostrado que en algunas regiones el número de sitios diferentes es uno por cada ocho pares de bases. Las principales fuentes de esta variabilidad son las mutaciones y los arreglos genómicos.

Darwin y la genómica.

Recapitulando brevemente los postulados básicos de Darwin, justamente lo que plantea es que en las poblaciones existe variabilidad; que esta variabilidad se hereda; que a lo largo del tiempo la selección natural va determinando cuáles de las variantes tienen una ventaja adaptativa y por lo tanto son escogidas (selección natural). Esto es lo que lleva a los procesos de especiación y no infrecuentemente de extinción. Obviamente los planteamientos de Darwin y sus contemporáneos se basaron en la comparación de las características anatómicas y morfológicas de los organismos. En ese sentido, el registro fósil de nuestro linaje indica que, a partir del último ancestro común con los chimpancés, nuestros antecesores comenzaron un período evolutivo de millones de años hasta llegar a los humanos anatómicamente modernos. Una de las primeras características relevantes que fue seleccionada, fue la capacidad de caminar erectos, lo cual nos distingue de otros primates. A las especies que tuvieron o tenemos esta posibilidad de caminar erectos, se nos denomina homininos. Han existido diversos grupos de homínidos a lo largo del tiempo, pero la mayor parte están extintos, como los australopitecos, Homo habilis, Homo erectus, etc.  y sólo sobrevivimos nosotros, el último de los homininos.

Sin embargo, actualmente también podemos utilizar como marcadores evolutivos a las secuencias de nucleótidos en los genes y las secuencias derivadas de residuos de aminoácidos en las proteínas. Lo que se puede hacer es comparar genes particulares y nos damos cuenta de que compartimos similitudes con bacterias, arqueas, microorganismos eucariontes, plantas, invertebrados y por supuesto con los vertebrados.

Los chimpancés y nosotros.

Pero también, estas comparaciones nos hablan del tiempo transcurrido a partir de que compartimos un último ancestro común con determinado organismo y así sabemos que con el chimpancé compartimos un último ancestro común hace aproximadamente seis millones de años. A partir de ese momento, la divergencia ha llevado a una diferenciación morfológica muy evidente, pero también a una divergencia molecular. En ese sentido es de llamar la atención el que la identidad a nivel de nucleótidos entre los humanos y los chimpancés es de tan solo un 1%, lo cual contrasta con la mayor diferencia anatómica y morfológica. Para explicar este hecho, en los años setenta del siglo pasado Alan Wilson y su colega Marie Claire King, propusieron que las diferencias fundamentales para explicar estos datos deberían residir en la regulación de la expresión génica. Tenemos muchos ejemplos de estas diferencias.

Sin embargo, un ejemplo sencillo pero útil, es el cabello corporal, el cual claramente es menor en los humanos. No obstante, los genes y las proteínas que llevan a la síntesis de las queratinas del pelo están presentes en nuestro genoma, pero tienen un bajo nivel de expresión comparativamente con el chimpancé. Se ha especulado mucho cuál es la función adaptativa de esta característica y hoy hay acuerdo general en que tiene que ver con la termorregulación; relacionada evidentemente a la modificación del hábitat donde vivían nuestros ancestros y que además adquirieron la capacidad de ser corredores de distancia. Así, se ha propuesto que hace aproximadamente 2.5 millones de años ocurrieron cambios en el gen CMP-Neu5Ac hidroxilasa, que ha sido correlacionado con la capacidad de desempeño físico-atlético.

Algunos genes que se modificaron en el transcurso de la evolución de nosotros los homininos.

Hace aproximadamente 3.5 millones de años, un gen denominado NOTCH2NL, cuyo producto polipeptídico está involucrado en la regulación de la diferenciación celular de las neuronas; terminó un proceso evolutivo que se había iniciado 10 millones de años antes. La consecuencia, fue que se alteró el balance entre división y diferenciación, favoreciendose la primera, lo cual deriva en que en el cerebro de nuestros ancestros de aquella época comenzaron a producirse un mayor número de células antes de qué se diferenciaran en neuronas.

La consecuencia obvia es que se desarrollan mas neuronas en el cerebro. Un millón de años después, esto es, hace tres millones de años aproximadamente, otro gen conocido como SRGAP2C, que codifica una proteína involucrada en la diferenciación neuronal, en particular en la formación de dendritas y unas estructuras denominadas espículas, también culminó un proceso evolutivo que llevó a la aparición de una versión de este gen que disminuye la velocidad de maduración de las dendritas; lo cual tiene como consecuencia un mayor número de espículas; lo cual a su vez logra que se tengan más posibilidades de sinapsis. Estos dos genes que tuvieron cambios en nuestros ancestros acompañaron el incremento del tamaño del cerebro.

Mas adelante, aproximadamente en el momento que se dio el tránsito del género Australopitecus al género Homo (circa 2,5 millones de años), uno de nuestros genes que codifica para una versión de las cadenas pesadas de miosina (MYH16), que se expresa en los músculos de la masticación, sufrió la deleción de dos nucleótidos en el exón central, que llevó a un corrimiento de la fase de lectura y cuya consecuencia es la síntesis de un polipéptido truncado no funcional. Estas mutaciones entonces conllevaron a la disminución de la fuerza de la contracción en los músculos de la masticación en el género Homo. Se ha propuesto que está perdida, fue lo que llevó a los humanos a cambiar su dieta de una predominantemente vegetariana, a una predominantemente omnívora, lo cual nos dio ventajas adaptativas.

Millones de años después, circa 600 mil años, el gen FOXP2 involucrado en la comunicación en los vertebrados, sufrió dos mutaciones no sinónimas que coinciden con la posible sofisticación del lenguaje articulado en los homininos. Esta versión de FOXP2 también ha sido detectada en el genoma de los neandertales, lo cual es congruente con lo que sabemos de nuestros parientes. Adicionalmente, la secuenciación del genoma de los neandertales llevo al descubrimiento de que, en algún momento en el pasado, alrededor de hace 60 mil años, nuestra especie y los neandertales tuvieron un encuentro reproductivo, posiblemente en el medio oriente, que terminó con la presencia, en la mayor parte de los humanos modernos de restos del genoma del neandertal. Las funciones particulares de los genes que heredamos de los neandertales, aun es sujeto de debate.

Las diásporas de homo.

El análisis de los genomas nuclear, mitocondrial y del cromosoma “Y” de los humanos contemporáneos de diferentes regiones geográficas, ha llevado a la conclusión de que nuestra especie apareció hace aproximadamente  300 mil años en África. La especie de la que derivamos ha sido denominada Homo heidelbergensis, que también es la especie de la que provinieron los neandertales. Dicho de otra manera, heidelbergensis, es nuestro último ancestro común con los neandertales.

Mientras que los neandertales migraron de África y llegaron a Europa y Asia, los humanos modernos permanecieron miles de años en áfrica hasta que circa 70 mil años, iniciaron la última gran diáspora de los homínidos. Antes de nosotros, ya Homo erectus y los neandertales habían salido de África. A partir de ese momento los humanos anatómicamente modernos fueron migrando paulatinamente a Europa, Asia, Australia y finalmente América, a donde ningún hominino había llegado. Precisamente a través de estas migraciones los diferentes genomas fueron teniendo mutaciones a lo largo del tiempo lo que ha llevado a la gran variabilidad de la población humana.

Current era.

Hoy en día, los habitantes de las diferentes regiones geográficas del planeta muestran diferencias fenotípicas; resultado de procesos de mutación y selección. Una diferencia evidente es la pigmentación corporal qué se correlaciona precisamente con la zona geográfica de hábitat. Pero hay muchas otras características que han sido estudiadas y que en última instancia se correlacionan con mutaciones puntuales muy particulares que genéricamente, se denominan polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs) localizados en genes específicos o regiones regulatorias de estos y que, aunque aún no se explica completamente su papel en todos los casos, ayudan a entender cómo es que estas mutaciones están relacionadas con características bioquímicas, fisiológicas o morfológicas.

Un caso interesante es el del pueblo Bajau que es conocido como “los nómadas del mar”. Para obtener su sustento cotidianamente bucean, actividad que se asume han llevado a cabo durante los últimos 1,000 a 1,500 años. Estudios anatómicos, fisiológicos y moleculares, indican que este pueblo posee un bazo en promedio 50% mayor de lo normal y que además en su genoma se han ubicado dos SNPs particulares que se han asociado a la capacidad de desarrollar el buceo libre. El bazo es un reservorio de eritrocitos, lo cual es evidentemente una ventaja para llevar a cabo esta actividad.

Relacionado con el tamaño del bazo, uno de los SNPs (rs3008049) está asociado a un gen que codifica a una fosfodiesterasa involucrada en la regulación de la contracción del músculo liso, incluido aquel que rodea al bazo.

El otro SNP (rs7158863) está asociado a un gen que codifica un receptor de bradiquinina, involucrado en los procesos de vasodilatación y vasoconstricción que ya había sido vinculado a la capacidad de realizar buceo libre. Estas variantes polimórficas pueden existir en otras poblaciones, pero en el pueblo Bajau están siendo seleccionadas para favorecer su estilo de vida. Este ejemplo y otros muchos, muestran que el genoma humano sigue evolucionando en este mismo momento y que, de acuerdo con los postulados centrales de Darwin, su variabilidad en la población, que además es heredable, es la materia prima de la evolución.

Colofón.

La narrativa de la evolución humana todavía está incompleta, pero en términos generales tenemos una idea, más o menos acertada de cómo es que ocurrió. Por ejemplo, aunque muy recientemente se ha establecido que los australopitecos tuvieron un rango de hábitat en el tiempo mayor de lo que se pensaba, esto no invalida las relaciones entre las especies de Australopithecus, ni el hecho de que el género Homo evolucionó a partir de una de estas especies de homínidos.

Los humanos contemporáneos somos una especie particular que ha ocupado prácticamente todos los nichos geográficos del planeta y que ha rebasado con mucho un crecimiento poblacional razonable. En la clasificación de las especies, nos denominamos Homo sapiens, pero en mi opinión, no nos hemos sabido ganar el subtítulo de “sabios”. Es cierto que hemos desarrollado cultura, ciencia y arte a niveles extraordinarios, pero no acabamos de reconocer que sólo somos una especie más en este planeta y que no somos los dueños de él. El consumismo desbordado, es la principal fuente de contaminación, de desequilibrio ecológico y de cambio climático. Necesitamos que en un futuro cercano los humanos nos ganemos el título de sabios y que sigamos aprendiendo acerca de nuestro devenir evolutivo.

Fotografía: Cortesía de mizmareck via Flickr.