Los genes neandertales dotaron a los humanos de protección inmunológica, pero también quizá propensión a las alergias

Este mapa del mundo muestra las frecuencias de ADN neandertal TLR obtenido del conjunto de datos del Proyecto 1000 genomas. El tamaño de cada punto es proporcional al número de individuos dentro de una población. Crédito: Dannemann et al / American Journal of Human Genetics 2016.

Fuente: PHYS ORG | 7 de enero de 2016 (Traducción de G.C.C. para Terrae Antiqvae)

Cuando los humanos modernos se reunieron con los neandertales en Europa, y las dos especies comenzaron a hibridar hace muchos miles de años atrás, el cruzamiento dejó a los humanos con variaciones genéticas que aumentaron su capacidad para evitar infecciones. Sin embargo, esta herencia de los neandertales también pudo haber hecho que algunas personas sean más propensas a las alergias.

Los descubrimientos realizados en dos estudios independientes (aquí y aquí), y que se detallan en la la revista digital ‘American Journal of Human Genetics’, se suman a las evidencias del importante papel que las relaciones interespecies juegan en la evolución humana y, específicamente, en la evolución del sistema inmune innato, el cual sirve como primera línea de defensa del cuerpo contra la infección.

“Hemos encontrado que la hibridación con humanos arcaicos -los neandertales y los denisovanos- influyó en la diversidad genética de los genomas de hoy en día en tres genes de la inmunidad innata que pertenecen a la familia del receptor humano tipo Toll, dice Janet Kelso (izquierda), del Instituto de Antropología Evolutiva Max Planck, en Leipzig, Alemania.

“Estos y otros genes de inmunidad innata presentan niveles más altos de ascendencia neandertal que el resto de la codificación del genoma”, añade Lluís Quintana-Murci (derecha), del Instituto Pasteur y el Centro Nacional para la Investigación Científica (CNRS), París, Francia. “Esto pone de relieve la importancia que los acontecimientos de introgresión [el movimiento de genes entre especies] pudo haber jugado en la evolución del sistema inmunitario innato de los seres humanos”, añade.

Estudios anteriores han demostrado que entre el uno y el seis por ciento de los genomas euroasiáticos modernos se heredó de homínidos antiguos, como los neandertales o los denisovanos. Los dos nuevos estudios destacan la importancia funcional de esta herencia en los genes del receptor tipo Toll (TLR), TLR1, TLR6 y TLR10. Estos genes TLR se expresan en la superficie celular, donde ellos detectan y dan respuesta a los componentes de las bacterias, hongos y parásitos. Estos receptores inmunes son esenciales para la obtención de respuestas inflamatorias y antimicrobianas y para la activación de una respuesta inmune adaptativa.

Quintana-Murci y sus colegas se dispusieron a explorar la evolución del sistema inmune innato a lo largo del tiempo, y confiaron en la enorme cantidad de datos disponibles, de personas de hoy en día, en el Proyecto 1000 Genomas, junto con las secuencias de genomas de homínidos antiguos. El equipo de Quintana-Murci se centró en una lista de 1.500 genes conocidos por desempeñar un papel en el sistema inmune innato.

Después, estos investigadores examinaron los patrones de variación genética y cambio evolutivo en aquellas regiones relacionadas con el resto del genoma a un nivel de detalle sin precedentes. Por último, se estimó el tiempo de los cambios en la inmunidad innata y el alcance por el cual la variación en aquellos genes fue transmitida por los neandertales.

Foto: Modelo de representación artística de un neandertal, en el Rheinisches Landesmuseum de Bonn, Alemania. Celldex, Wikimedia Commons.

Estas investigaciones revelaron pocos cambios durante largos periodos de tiempo para algunos genes correspondientes a la inmunidad innata, proporcionando evidencia de fuertes restricciones. Otros genes sufrieron barridos selectivos en los que una nueva variante se produjo y rápidamente incrementó su protagonismo, quizás debido a un cambio en el medio ambiente o como consecuencia de una epidemia. La mayoría de las adaptaciones en los genes que codifican proteínas se produjeron entre hace 13.000 y 6.000 años, cuando las poblaciones humanas cambiaron la caza y la recolección por la agricultura, informan los autores del trabajo.

Pero, Quintana-Murci dice que “la mayor sorpresa fue encontrar que el grupo TLR1-6-10 es de los genes que presentan mayor ascendencia neandertal en los europeos y asiáticos”.

Kelso y sus colegas llegaron a la misma conclusión, pero no se propusieron estudiar el sistema inmunológico. Su interés era entender la importancia funcional de los genes heredados de los humanos arcaicos de manera más amplia. Ellos seleccionaron genomas humanos actuales para evidenciar amplias regiones con alta similitud con los genomas neandertales y denisovanos y, a continuación, examinaron la prevalencia de aquellas regiones en personas de todo el mundo. Esos análisis les llevó a los mismos tres genes TLR.

Dos de esas variantes genéticas son más similares a las del genoma neandertal, mientras que la tercera es la más parecida al genoma denisovano, según subraya el equipo de Kelso, que también proporciona evidencia de que estas variantes genéticas ofrecen una ventaja selectiva. Las variantes arcaicas se asocian con un aumento en la actividad de los genes TLR y con una mayor reactividad a los patógenos. Aunque esta mayor sensibilidad podía proteger contra la infección, también pudo aumentar la susceptibilidad de las personas de hoy en día a las alergias.

“Lo que ha surgido de nuestro estudio, así como de otros trabajos sobre la introgresión, es que la hibridación con los humanos arcaicos tuvo implicaciones funcionales en los humanos modernos, y que la consecuencia más evidente ha sido la conformación de nuestra adaptación al medio ambiente, mejorando la forma en la que resistimos a los patógenos y metabolizamos los nuevos alimentos”, subraya Kelso.

Y, por sorprendente que pueda parecer, considera que tal circunstancia tiene mucho sentido. “Los neandertales, por ejemplo, habían vivido en Europa y Asia occidental durante alrededor de 200.000 años antes de la llegada de los humanos modernos. Estaban probablemente bien adaptados a los climas locales, los alimentos y los patógenos. Gracias a la hibridación con estos humanos arcaicos, los humanos modernos pudieron obtener estas adaptaciones ventajosas”, resume.

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