Vivir a grandes altitudes durante largos períodos puede ser perjudicial para la salud de la mayoría de las personas. Sin embargo, a lo largo de miles de años, algunas poblaciones de los Andes y las montañas del Tíbet se han adaptado a ambientes bajos en oxígeno con cambios genéticos que les permiten prosperar. La misma adaptación también se puede observar en un pez que habita en las profundidades marinas.
En un nuevo estudio publicado el viernes 9 de febrero en la revista Science Advances, los investigadores identificaron una mutación genética en el gen EPAS1 en un grupo de indígenas quechuas de los Andes peruanos. La mutación reduce la cantidad de hemoglobina (la principal molécula transportadora de oxígeno del cuerpo) en la sangre.
Las mutaciones en este mismo gen se han relacionado previamente con niveles más bajos de hemoglobina en ciertas poblaciones de los montañeses tibetanos. El nuevo estudio destaca la importancia de EPAS1 en la regulación de cómo reaccionan las células humanas a niveles bajos de oxígeno, y también presenta un ejemplo novedoso de evolución convergente en humanos, en el que diferentes poblaciones desarrollan de forma independiente rasgos similares.
“Es una perspectiva desalentadora identificar la variante causal, el rasgo fisiológico y el mecanismo subyacente que subyace a una firma de selección natural en humanos, como se describe aquí”, dijo Benjamin Voight, profesor de farmacología de la Universidad de Pensilvania que no participó en el estudio, a Live Science en un correo electrónico. El estudio logra una hazaña al conectar una variante genética específica y su función con un rasgo observable en las personas.
La exposición prolongada a entornos de gran altitud y con poco oxígeno puede provocar una producción excesiva de glóbulos rojos en una enfermedad llamada mal crónico de montaña (CMS). Anteriormente, se demostró que la comunidad de los montañeses tibetanos tenía niveles naturalmente más bajos de glóbulos rojos que las personas de otras comunidades, medidos por sus niveles de hemoglobina. Esto previene el CMS y mejora la capacidad de las personas para hacer ejercicio a gran altura.
Algunos individuos de la población de las tierras altas de los Andes muestran una capacidad similar para prosperar en altitudes elevadas, mientras que otros experimentan las complicaciones cardiovasculares que conlleva vivir en altitudes elevadas, como hipertensión pulmonar e insuficiencia cardíaca.
Tatum Simonson, profesora asociada de medicina en la Universidad de California en San Diego, y su colaborador de toda la vida Francisco Villafuerte, profesor de fisiología en la Universidad del Perú, fueron a Cerro de Pasco, un pueblo en Perú con una altitud de 4,3 kilómetros. Allí, discutieron problemas de salud con la comunidad andina local y secuenciaron los genomas de 40 voluntarios.
En los datos genómicos, encontraron un tramo de ADN asociado con la baja tolerancia al oxígeno en los andinos que se superponía con otro que habían encontrado en la población tibetana. Esta región incluía una versión del gen EPAS1 que a menudo aparecía en los andinos con niveles más bajos de hemoglobina que podían tolerar condiciones de bajo oxígeno.
“Las personas [que no pueden tolerar condiciones de falta de oxígeno] podrían ir a una altitud menor, pero está muy claro que no quieren hacerlo. Esta es su casa, lo cual es completamente comprensible, y no van a irse”, dijo Simonson a Live Science. “Por lo tanto, cualquier cosa que podamos hacer para mitigar algunos de estos resultados negativos es interesante para los involucrados”.
Los investigadores continuaron demostrando que tanto las mutaciones andinas como tibetanas en EPAS1 limitan su actividad y alteran la producción de proteínas relacionadas con la hipoxia, que es cuando el cuerpo se ve privado de oxígeno. Esto significa que estos cambios en la actividad de EPAS1 podrían proteger contra la hipertensión pulmonar y el engrosamiento de los tejidos del corazón.
“Pensar en cómo las personas responden bien a la falta de oxígeno, y también en cómo a las personas tal vez no les va tan bien, creo que es realmente importante en un contexto clínico”, dijo Simonson, “porque sabemos que hay personas que sufren de enfermedad pulmonar enfermedad o enfermedades cardiopulmonares o cardiorrespiratorias que responden de manera diferente a ese estrés patológico”.
Al observar las consecuencias de las variantes de EPAS1, los investigadores pueden vislumbrar por qué las personas se comportan de manera diferente cuando se enfrentan a trastornos respiratorios, como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica o la apnea del sueño.
¿Qué nos dice esto sobre la evolución?
La investigación de las variantes también permite vislumbrar la evolución humana. Los investigadores encontraron que las variantes de EPAS1 encontradas en las poblaciones andina y tibetana tienen orígenes completamente diferentes. Los tibetanos probablemente heredaron su gen EPAS1 de un ancestro denisovano hace más de 48.000 años. Sin embargo, la variante encontrada en la población andina apareció más recientemente en la comunidad, hace aproximadamente 10.000 años.
Las variantes se encuentran con alta frecuencia en los tibetanos pero con baja frecuencia en los andinos. Dado que la variante andina es “más joven”, los investigadores plantean la hipótesis de que todavía se encuentra en etapa temprana de selección genética.
“Sólo hay un puñado de ejemplos plausibles de posible evolución convergente entre poblaciones humanas”, como que algunas personas conserven la capacidad de digerir la lactosa, dijo Voight. “Por lo tanto, este trabajo ayuda a ‘elevar’ aún más la adaptación a entornos de gran altitud en este conjunto de rasgos humanos”.
Simonson y su equipo también descubrieron que, si bien las variantes del gen humano EPAS1 son exclusivas de las poblaciones montañesas, la variante andina también se puede encontrar en otros animales. Estos animales incluyen el celacanto, un pez que habita en las profundidades marinas y que prospera en ambientes con poco oxígeno y que se separó de los humanos en el árbol evolutivo de la vida hace 400 millones de años. Considerado un fósil viviente, este pez muestra algunos rasgos adaptativos que se encuentran en las personas.
Fuente: Live Science.
