La mutación genética que nos permite correr maratones

Hace dos o tres millones de años, la pérdida funcional de un único gen desencadenó una serie de cambios significativos en lo que finalmente se convertiría en la especie humana moderna, alterando todo, desde las tasas de fertilidad hasta el aumento del riesgo de cáncer por comer carne roja.

En un nuevo artículo, publicado en la edición de este miércoles de ‘Proceedings of the Royal Society B’, investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos, informan sobre estudios de ratones diseñados para carecer del mismo gen, llamado CMAH, y datos que sugieren que el gen perdido también puede haber contribuido a la afirmación bien documentada de que la humanidad está entre los mejores corredores de larga distancia en el reino animal, informa Europa Press.

Aproximadamente, al mismo tiempo que la mutación CMAH se afianzó, los antepasados humanos estaban pasando de habitantes de los bosques a la vida principalmente en las áridas sabanas de África. Mientras ya caminaban erguidos, los cuerpos y las habilidades de estos primeros homínidos evolucionaban de forma espectacular, en particular, con cambios importantes en la biomecánica y fisiología del esqueleto que dieron como resultado piernas largas y elásticas, pies grandes, músculos y glúteos potentes y un sistema expansivo de glándulas sudoríparas para disipar el calor de manera mucho más efectiva que otros mamíferos más grandes.

Tales cambios, dicen los científicos, ayudaron a alimentar la aparición de la capacidad humana de correr largas distancias relativamente incansablemente, permitiendo a los antepasados cazar en el calor del día cuando otros carnívoros estaban descansando y perseguir a su presa hasta su punto de agotamiento, una técnica llamada caza de persistencia.

«Descubrimos esta primera diferencia genética clara entre los humanos y nuestros parientes evolutivos vivos más cercanos, los chimpancés, hace más de 20 años», afirma el autor principal, Ajit Varki, profesor de Medicina y Medicina Molecular y Celular de la Escuela de San Diego UC Medicina y codirector del Centro UC San Diego/Salk de Investigación Académica y Capacitación en Antropogenia.

Dado el momento aproximado de la mutación y su impacto documentado sobre la fertilidad en un modelo de ratón con la misma mutación, Varki y Pascal Gagneux, profesor de Antropología y Patología, comenzaron a investigar cómo la diferencia genética podría haber contribuido al origen de ‘Homo’, el género que incluye al ‘Homo sapiens’ moderno y especies extintas como ‘Homo habilis’ y ‘Homo erectus’.

«Dado que los ratones también eran más propensos a la distrofia muscular, tuve el presentimiento de que había una conexión con el aumento de la carrera y resistencia de larga distancia de ‘Homo’ --explica Varki--, pero no tenía experiencia en el tema y no podía convencer a nadie en mi laboratorio para organizar este experimento de larga duración».

En última instancia, un estudiante graduado llamado Jon Okerblom asumió la tarea, construyendo ruedas de correr para ratones y tomando prestada una cinta de correr para ratones. «Evaluamos la capacidad de ejercicio (de ratones que carecen del gen CMAH) y notamos un aumento en el rendimiento durante las pruebas en cinta rodante y después de 15 días de funcionamiento voluntario de las ruedas», afirma Okerblom, primer autor del estudio.

Entonces, los investigadores consultaron a Ellen Breen, investigadora en la División de Fisiología, parte del Departamento de Medicina de la Facultad de Medicina de UC San Diego, quien agregó observaciones de que los ratones mostraban mayor resistencia a la fatiga, mayor respiración mitocondrial y músculo en los cuartos traseros, con más capilares para aumentar el suministro de sangre y oxígeno.

En conjunto, Varki dice que los datos sugieren que la pérdida de CMAH contribuyó a una mejor capacidad del músculo esquelético para la utilización de oxígeno. «Y si los hallazgos se traducen en humanos, es posible que hayan proporcionado a los primeros homínidos una ventaja selectiva en su traslado de los árboles a convertirse en cazadores-recolectores permanentes en el rango abierto».

Cuando el gen CMAH mutó en el género ‘Homo’ hace dos o tres millones de años, tal vez en respuesta a presiones evolutivas causadas por un patógeno antiguo, alteró la forma en que los homínidos posteriores y los humanos modernos usaron ácidos siálicos, una familia de moléculas de azúcar que recubren las superficies de todas las células animales, donde sirven como puntos de contacto vitales para la interacción con otras células y con el entorno circundante.

La mutación humana causa la pérdida de un ácido siálico llamado ácido N-glicolilneuramínico (Neu5Gc) y la acumulación de su precursor, llamado ácido N-acetilneuramínico o Neu5Ac, que difiere en un solo átomo de oxígeno.

Esta diferencia aparentemente menor afecta a casi todos los tipos de células en el cuerpo humano, y ha demostrado ser una bendición mixta. Varki y otros han relacionado la pérdida del gen CMAH y los ácidos siálicos no solo con la mejora de la capacidad de correr durante larga distancia, sino también con la mejora de la inmunidad innata en los primeros homínidos. Los ácidos siálicos también pueden ser un biomarcador para el riesgo de cáncer.

Por el contrario, también han informado que ciertos ácidos siálicos están vinculados con un aumento del riesgo de diabetes tipo 2; puede contribuir a un elevado riesgo de cáncer asociado con el consumo de carne roja; y desencadenan la inflamación. «Son una espada de doble filo --afirma Varki--. La consecuencia de un solo gen perdido y un pequeño cambio molecular que parece haber alterado profundamente la biología humana y las capacidades se remontan a nuestros orígenes». EP