Los humanos modernos se cruzaron con los denisovanos en Asia, lo que les confirió una adaptación genética para la regulación del zinc que ayudó a los humanos a adaptarse a los climas fríos, un rasgo muy extendido en las poblaciones no africanas de hoy. Esta adaptación, si bien es beneficiosa para la adaptación al frío, también puede predisponer a los individuos a diversos trastornos psiquiátricos.
La investigación indica que la variante genética observada, que afecta a la regulación del zinc, podría haber supuesto una ventaja evolutiva en la adaptación al frío de nuestros antepasados.
Hace aproximadamente 60.000 años, los humanos modernos se embarcaron en una migración desde África, un éxodo al que a menudo se hace referencia como el evento “Fuera de África”. A su llegada a Asia, estos humanos se encontraron con los denisovanos. Este encuentro probablemente resultó en una mezcla de conflicto y cooperación, pero también en varios cruces. De hecho, aún hoy los humanos modernos conservamos variantes genéticas de origen denisovano en nuestro genoma, que son testimonio de aquellas interacciones iniciales.
Ahora, un equipo liderado por el Instituto de Biología Evolutiva (IBE), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Pompeu Fabra (UPF), y por el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida (MELIS) de la UPF, ha identificó uno de los rastros más extendidos de la herencia genética de los denisovanos extintos en los humanos modernos. Los equipos de Elena Bosch, investigadora principal del IBE, y de Rubén Vicente, investigador principal de MELIS-UPF, han descubierto que esta adaptación genética ayudó a poblaciones ancestrales de sapiens para adaptarse al frío.
La variante observada, implicada en la regulación del zinc y con un papel en el metabolismo celular, también podría haber predispuesto al hombre moderno a trastornos psiquiátricos como la depresión o la esquizofrenia.
La variación genética en la regulación del zinc puede haber significado una ventaja evolutiva
Cómo la adaptación ha dado forma a la diversidad genética actual en las poblaciones humanas es una cuestión de gran interés en la genética evolutiva.
A partir de esta cuestión, el equipo de Elena Bosch identificó una variante adaptativa entre las poblaciones humanas actuales en una región de nuestro genoma que guarda gran similitud con el genoma de una población ancestral extinta: los denisovanos.
Distribución geográfica de la sustitución identificada en el gen SLC30A9 en poblaciones humanas actuales y posibles escenarios de introgresión denisovana. SLC30A9 ancestral corresponde a la versión del gen anterior al cruce entre denisovanos y sapiens. La variante SLC30A9 se refiere a la versión compartida con los denisovanos. Crédito: Jorge García y Elena Bosch. Licenciado bajo Creative Commons 4.0. Creado en mapa.
“A través del análisis genómico, observamos que la variante genética observada provenía de nuestro mestizaje con humanos arcaicos en el pasado, posiblemente los denisovanos”, dice Ana Roca-Umbert, coprimera autora del estudio. El equipo ha descartado la herencia neandertal ya que estas poblaciones no presentan esta mutación.
“Aparentemente, el cambio fue beneficioso y demostró ser una ventaja selectiva para los humanos. En consecuencia, esta variación en la SLC30A9 El gen fue seleccionado y ha llegado a las poblaciones actuales”, añade Jorge García-Calleja, coprimer autor del estudio.
El Laboratorio de Genética Evolutiva de Poblaciones, dirigido por Bosch, quiso conocer qué cambios provoca esta variación genética de origen denisovano a nivel celular. “Descubrimos que esta mutación seguramente tenía implicaciones en el transporte de zinc dentro de la célula, por lo que contactamos con el equipo de Vicente”, recuerda Elena Bosch, investigadora principal del IBE y co-líder del estudio.
Regulación del zinc: clave para adaptarse al frío
“Elena me contactó porque su equipo había observado un cambio en un aminoácido
” datos-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>ácido en un transportador de zinc, que era muy diferente entre las poblaciones de África y Asia actuales. A partir de ahí empezamos a hacernos preguntas y a buscar respuestas”, comenta Rubén Vicente. Su equipo, del grupo de Biofísica del Sistema Inmunológico del Laboratorio de Fisiología Molecular, asumió el desafío técnico de estudiar el movimiento del zinc intracelular.
Demostración de que parte del transportador está ubicado en las mitocondrias mediante imágenes de microscopía STED de superresolución con células HEZ293 transfectadas con el transportador de zinc ZnT9 (en verde). En magenta la proteína mitocondrial TOM 20 y en blanco la localización en las mitocondrias. Crédito: Rubén Vicente.
El zinc, oligoelemento esencial para la salud humana, es un importante mensajero que transfiere tanto información del exterior al interior de las células como entre diferentes compartimentos celulares. La falta de zinc provoca trastornos del crecimiento, neurológicos e inmunológicos, aunque “su regulación aún está poco estudiada debido a la falta de herramientas moleculares para seguir el flujo de zinc”.
El laboratorio de Vicente identificó que la variante observada provoca un nuevo equilibrio de zinc dentro de la célula, promoviendo un cambio en el metabolismo. Al alterar el retículo endoplásmico y las mitocondrias de las células, esta variación provoca una posible ventaja metabólica para afrontar un clima hostil. “El fenotipo observado nos lleva a pensar en una posible adaptación al frío”, afirma Vicente.
La herencia genética denisovana podría afectar a la salud mental de poblaciones europeas y asiáticas
El transporte de zinc también interviene en el sistema nervioso. excitabilidad y juega un papel en el equilibrio mental y la salud de las personas.
El equipo señala que la variante encontrada en este transportador de zinc, que se expresa en todos los tejidos del cuerpo, se asocia con una mayor predisposición a padecer algunas enfermedades psiquiátricas. Estos incluyen anorexia nerviosa, trastorno de hiperactividad,
” datos-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>trastorno del espectro autistatrastorno bipolar, depresión, trastorno obsesivo-compulsivo y esquizofrenia.
“En el futuro, ampliar este estudio a modelos animales podría arrojar luz sobre esta predisposición a padecer enfermedades mentales”, apunta Vicente.
La variante genética ha dejado huella global, excepto en África
Aunque la variante se estableció en Asia como resultado del mestizaje entre denisovanos y sapiens, también se extendió a poblaciones europeas y nativas americanas. De hecho, se encuentra en poblaciones de todo el planeta, aunque, en el caso de las poblaciones africanas, es mucho menos frecuente.
El equipo señala que probablemente se trate de la adaptación genética denisovana de mayor alcance geográfico descubierta hasta la fecha. “Por ejemplo, una variante en el EPAS1 El gen heredado de los denisovanos permite adaptarse a la vida en altura, pero se encuentra sólo en los tibetanos. Sin embargo, en nuestro caso, el impacto se extiende a todas las poblaciones fuera de África”, concluye Bosch.
Referencia: “Human genético adaptación relatado to celular zinc homeostasis” por Ana Roca-Umbert, Jorge García-Calleja, Marina Vogel-González, Alejandro Fierro-Villegas, Gerard Ill-Raga, Víctor Herrera-Fernández, Anja Bosnjak, Gerard Gutiérrez, Félix Campelo, Rubén Vicente y Elena Bosch, 25 September 2023, PLOS Genética.
DOI: 10.1371/journal.pgen.1010950
2023-11-03 18:33:14
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