La selección natural dejó en los últimos 10.000 años muchas más marcas en la biología humana de las que se conocían hasta ahora. Un estudio publicado la semana pasada en Nature identificó cerca de 500 posiciones del genoma con pruebas claras de adaptación y documentó, entre otros hallazgos, un fuerte aumento de dos variantes de ADN asociadas con el riesgo de enfermedad celíaca en poblaciones de Europa y Oriente Medio.
La investigación fue dirigida por científicos de la Universidad de Harvard y se basó en la comparación de unos 22.000 genomas completos. El conjunto incluyó 10.000 genomas antiguos nunca estudiados antes, 6.000 genomas ya publicados y 6.000 individuos modernos. Hasta ahora, los investigadores solo habían logrado establecer 21 cambios genéticos atribuibles de forma específica a la selección natural y no a migraciones, mezclas de poblaciones u otros procesos históricos.
“Es muy poderoso poder observar la evolución en acción, no solo estudiar las cicatrices que la evolución deja en los patrones modernos de variación”, dijo en una entrevista en video David Reich, genetista de Harvard y autor principal del trabajo.
El artículo examinó genomas de un amplio arco geográfico de Eurasia occidental, desde Islandia y España hasta Rusia, Irán e Israel. A diferencia de otros estudios del mismo campo, enfocados en reconstruir historias de poblaciones, este puso el acento en los cambios biológicos del cuerpo humano a lo largo del tiempo.
Reich explicó que la posibilidad de extraer ADN antiguo es reciente y que solo en los últimos años se acumuló un volumen suficiente de datos para abordar una investigación de esta escala. “La tecnología para extraer ADN antiguo de restos humanos solo empezó a estar disponible a partir de 2010”, dijo. “Creo que no es exagerado decir que ha tenido un impacto transformador en nuestra comprensión del pasado”.
Para reunir la base de datos, el laboratorio de Reich y otros equipos dedicaron la última década a aumentar de manera masiva la capacidad de procesamiento del ADN antiguo. “Extraíamos el ADN de los individuos con robots, lo limpiábamos con robots y lo convertíamos en una forma que puede secuenciarse con robots”, dijo. “También utilizamos todo tipo de métodos computacionales para analizar los datos de manera uniforme y producir datos de alta calidad y buenos datos”.
Ese esfuerzo contó con la colaboración de unos 270 arqueólogos, que aportaron muestras acompañadas de la información básica necesaria para el análisis. Según Reich, el nuevo trabajo duplicó la cantidad de datos disponibles en todo el campo del ADN antiguo y triplicó lo que existía para Eurasia occidental.
Los investigadores limitaron el estudio a muestras con cronologías consideradas fiables, ya fuera por datación por radiocarbono, por su posición precisa en capas de suelo o por una combinación de ambos métodos. “Excluimos las muestras que tenían una cronología menos clara”, dijo Reich.
Uno de los principales problemas metodológicos era distinguir los cambios provocados realmente por la selección natural de aquellos derivados de desplazamientos humanos y mezclas entre grupos. “La historia ha sido muy complicada en todo el mundo, incluida Europa y Oriente Medio, con muchos movimientos de población, migraciones y mezclas”, dijo. “Muchos de los cambios se deben simplemente al hecho de que llegaron personas nuevas a un lugar, o resultaron de una mezcla de dos grupos. Necesitábamos una estrategia para detectar la aguja en el pajar”.
El modelo estadístico desarrollado para el estudio comparó cada genoma con los otros 22.000 y midió su cercanía genética. “La mayoría de los genomas humanos son extremadamente similares entre sí, así que si los alineas entre sí, el 99,9 por ciento de las letras del ADN serán las mismas”, explicó Reich. “De 3.000 millones de letras, que es la longitud de un genoma, podría haber 3 millones de diferencias, lo que parece mucho, pero en realidad representa solo una de cada 1.000 del total”.
A partir de ese sistema, el equipo examinó alrededor de 10 millones de letras que diferían entre los genomas analizados y evaluó si la variable temporal ayudaba a predecir cambios evolutivos. “La literatura anterior había encontrado solo unas 20 posiciones [en el genoma] que habían cambiado significativamente con el tiempo”, dijo Reich. “Ahora esto ha aumentado a casi 500 de esas posiciones en las que encontramos pruebas claras de adaptación, y probablemente varios miles más, si se reduce el umbral de certeza”.
Entre los resultados figura el aumento pronunciado de dos variantes de ADN relacionadas con la enfermedad celíaca. “Uno podría haber pensado que estas variantes se habrían vuelto menos comunes en los últimos miles de años porque, a medida que la gente empezó a comer trigo, [podrían haberse] vuelto menos susceptibles a estas cosas, pero se volvieron más susceptibles”, dijo Reich. “¿Por qué? No lo sabemos. Probablemente porque [estas variantes] también protegían contra alguna otra enfermedad”.
El estudio también registró un cambio genético vinculado al riesgo de padecer tuberculosis. “Hay varias variaciones genéticas [cuya frecuencia] dio una especie de vuelco”, dijo Reich. “Una de estas variaciones es el factor de riesgo más importante para los casos graves de tuberculosis. Vemos una selección natural muy fuerte para que el factor de riesgo aumente en frecuencia entre hace 6.000 años y hace 2.000 años. Después, hubo una selección muy fuerte en su contra”.
Sobre esa oscilación, añadió: “De manera especulativa, lo que ocurrió fue que la tuberculosis se volvió generalizada, y portar la variante se volvió muy malo, pero antes de eso podría haber protegido contra otra cosa, otra enfermedad infecciosa, por lo que era bueno portarla”.
Los autores identificaron además la evolución de variantes asociadas con esclerosis múltiple, hemocromatosis, trastorno bipolar y enfermedad de Crohn, así como con rasgos como el cabello pelirrojo, la piel clara y distintos tipos de sangre. Junto con el artículo, publicaron una base de datos abierta para que otros investigadores consulten cualquier zona del genoma humano y las variantes detectadas en ella.
Reich señaló que el trabajo no incorporó muchas muestras de individuos judíos. Según explicó, el ADN antiguo judío suele ser relativamente fácil de identificar porque históricamente las comunidades judías tendieron a mezclarse menos con las poblaciones vecinas, pero su separación en cementerios distintos reduce la probabilidad de hallar restos judíos en contextos funerarios no judíos.
Tampoco se analizaron diferencias detalladas entre regiones o poblaciones concretas de Eurasia occidental, incluida una investigación específica sobre el ADN antiguo de la tierra de Israel. “Aún no tenemos observaciones sistemáticas que distingan a las poblaciones del Cercano Oriente de las poblaciones europeas, pero esa es una dirección importante e interesante”, dijo.
El genetista sostuvo que el trabajo abre nuevas líneas para estudios posteriores en medicina, biología, historia y arqueología, y que una ampliación del número de genomas podría ofrecer todavía más resultados. “Hemos trabajado con un conjunto de datos asombroso que puede reutilizarse para todo tipo de propósitos, pero está muy claro que si aumentas aún más el tamaño de la muestra, obtendrás más descubrimientos”, dijo.
También planteó la posibilidad de replicar este tipo de análisis en otras regiones del mundo. “¿Qué resultados podríamos obtener si lleváramos a cabo un estudio como este en Asia Oriental, o entre los nativos americanos? ¿Serían similares o diferentes?”, señaló. Y añadió que el mismo enfoque podría aplicarse al ADN animal para reconstruir su evolución: “Estas son las cosas que nos interesa hacer y que podría ser interesante hacer después”.
