Participación española en el descubrimiento del gen que dio forma al cráneo humano

Los humanos, Homo sapiens, presentan características únicas en comparación con otras especies de homínidos y primates estrechamente emparentados, entre ellas la forma de la base del cráneo. Los cambios evolutivos subyacentes a estas características fueron significativos para permitir la evolución de nuestro mayor tamaño cerebral.

Ahora, en un estudio publicado recientemente en la revista American Journal of Human Genetics, un equipo de la Universidad Médica y Dental de Tokio (TMDU), la Universidad de Helsinki y la Universidad de Barcelona ha analizado una variante genética responsable de esta morfología única de la base del cráneo humano.

En este hallazgo participó Cedric Boeckx, científico belga afincado en España, investigador en la Universidad de Barcelona. Previamente, tras licenciarse por la Universidad de Lovaina, desarrolló su carrera en Estados Unidos, realizando su doctorado en la Universidad de Connecticut hasta posteriormente convertirse en profesor de la Universidad de Harvard.

El gen que da forma a la base del cráneo

La mayoría de los cambios genómicos ocurridos durante la evolución humana no se produjeron directamente en los genes en sí, sino en regiones encargadas de controlar y regular la expresión de los genes. Las variantes en estas mismas regiones suelen estar implicadas en enfermedades genéticas, causando una expresión génica aberrante a lo largo del desarrollo. Identificar y caracterizar tales cambios genómicos es, por tanto, crucial para comprender el desarrollo humano y las enfermedades.

El desarrollo de la región basicraneal, la base del cráneo donde se unen los huesos del cuello, fue clave en la evolución del Homo sapiens. Fuimos los únicos que desarrollamos una base craneal muy flexionada, que nos permitió aumentar el tamaño del cerebro. Por tanto, es probable que las variantes que afectan al desarrollo de esta región hayan sido muy importantes en nuestra evolución.

En primer lugar, el equipo buscó variantes en una sola letra del código del ADN, denominadas polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), que provocaran una regulación diferente de los genes de la región basicraneal en el Homo sapiens en comparación con otros homínidos extintos. Destacó uno de estos SNP, localizado en un gen llamado TBX1.

A continuación, utilizaron líneas celulares para demostrar que el SNP, denominado «rs41298798», está situado en una región que regula los niveles de expresión del gen TBX1. ¿Qué descubrieron? Que la forma 'ancestral' del SNP, hallada en homínidos extintos, se asocia a una menor expresión de TBX1, mientras que la forma encontrada en Homo sapiens nos da niveles más altos de TBX1.

«A continuación empleamos un modelo de ratón con menor expresión de TBX1», explica Noriko Funato, autora principal del estudio. Esto «dio lugar a alteraciones distintivas de la morfología en la base del cráneo y al endurecimiento prematuro de una articulación cartilaginosa donde se fusionan los huesos, lo que restringe la capacidad de crecimiento del cráneo». Los cambios en los ratones con la TBX1 inactiva recordaban a la conocida morfología basicraneal de los neandertales.

Estos cambios morfológicos también se reflejan en enfermedades genéticas humanas asociadas a una menor dosificación del gen TBX1, como el síndrome de DiGeorge (que provoca el desarrollo insuficiente de varios sistemas del cuerpo) y el síndrome velocardiofacial (que causa desde paladar hendidos a anomalías en el corazón), lo que indica aún más la importancia de esta variante genética en la evolución de nuestra singular morfología de la base del cráneo.

La identificación de esta variante genómica arroja luz sobre la evolución humana, además de proporcionar una visión de las condiciones genéticas comunes asociadas con una menor expresión del gen TBX1, allanando el camino para una mayor comprensión y gestión de estos síndromes genéticos.

El trabajo estuvo financiado por el Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología de Japón, por la Sociedad Japonesa de Promoción a la Ciencia y por el Ministerio de Ciencia e Innovación del Gobierno de España.