Amparo Tolosa, Genotipia
Un reciente estudio del NYU Langone Health, ha identificado un cambio genético producido en el genoma de nuestros antepasados que podría explicar por qué los humanos y otros grandes primates no tienen cola.
La pérdida de la cola es un rasgo distintivo de los humanos modernos y otros simios. La ausencia de esta estructura anatómica en todos los miembros del linaje plantea que podría haberse producido en un ancestro común, antes de que divergieran las diferentes especies, y apunta a mecanismos genéticos implicados. Sin embargo, hasta el momento, no se había identificado ningún mecanismo molecular que explicara la pérdida de la cola en el linaje de los .
Un estudio dirigido por Jef Boeke y Itai Yana, investigadores del NYU Langone Health, indica que la inserción ancestral de un elemento genético móvil en un gen relacionado con el desarrollo de la cola podría ser la responsable de la pérdida de la cola. Además plantea un precio evolutivo para el cambio: un mayor riesgo a desarrollar defectos en el tubo neural.
Un elemento genético móvil detrás de la pérdida de la cola
Para identificar posibles genes y variantes génicas relacionadas con la pérdida de la cola en humanos y otros simios los investigadores aprovecharon los recientes datos obtenidos en diferentes programas de secuenciación del genoma de primates y la caracterización de múltiples genes relacionados con el desarrollo de la cola en vertebrados.
En una primera aproximación, el equipo analizó 140 genes relacionados en mayor o menor medida con el desarrollo embrionario o longitud de la cola. Su objetivo era comparar las secuencias de las diferentes especies para detectar cambios presentes únicamente en aquellas en las que se había producido el cambio anatómico.
El análisis de los exones o parte codificante de los genes resultó negativo. Sin embargo, al analizar las regiones no codificantes de los genes, los investigadores detectaron una inserción de un elemento móvil Alu en un intrón del gen TBXT.
La inserción Alu detectada reunía diversas características que la hacían encajar muy bien como posible participante en el mecanismo de pérdida de la cola. En primer lugar, TBXT era un gen conocido por su participación en la formación de la cola. En segundo lugar, la inserción solo estaba presente en el linaje de los humanos y otros simios sin cola. Y en tercer lugar, la inserción podía interaccionar con otro elemento Alu y contribuir a que el ARN mensajero de TBXT no madurara adecuadamente y se eliminara el exón 6 del gen, lo que derivaba en una proteína diferente o isoforma de TBXT.
Ratones modelo para confirmar el efecto funcional de la inserción Alu
Para comprobar el impacto de la inserción Alu en la ausencia de cola los investigadores generaron diferentes modelos de ratón que expresaban la forma completa del gen Tbxt o otras formas del gen que reproducían en mayor o menor grado la inserción Alu y la pérdida de exón 6.
Los ratones que tenían las dos copias del gen Tbxt sin exón 6 no sobrevivían al nacimiento, mientras que aquellos que presentaban una copia normal y una copia sin exón 6 mostraron fenotipos variables con ausencia de cola o una versión más corta. Estos resultados apuntan a que la inserción Alu contribuye a la ausencia de cola en los simios.
¿El precio de la evolución?
Los investigadores también observaron que los ratones con la inserción Alu en el gen Tbxt tenían un riesgo elevado a presentar defectos embrionarios en el tubo neural, estructura embrionaria de la que derivan posteriormente el cerebro y la médula espinal.
Este hallazgo les hizo plantear que, en el caso de que la pérdida de la cola supusiera algún tipo de beneficio evolutivo, este fue acompañado de consecuencias negativas en cuanto al desarrollo de defectos del tubo neural. En la actualidad aproximadamente 1 de cada 1000 neonatos humanos muestran este tipo de defectos, entre los que destaca la espina bífida.
Una conexión entre la historia evolutiva y la salud
La investigación abre nuevas perspectivas sobre el impacto que pueden tener eventos genéticos específicos en la anatomía y la salud de especies o linajes completos.
Por una parte, los resultados del trabajo muestran cómo la interacción entre diferentes elementos móviles del genoma localizados en intrones puede influir en la función de un gen con consecuencias sobre el fenotipo. Este ejemplo del papel que los elementos móviles han tenido en la evolución humana se suma a otros ya conocidos. Recientemente otro estudio conectaba un elemento móvil de ADN de origen retroviral con la mielinización, un proceso esencial para la función nerviosa.
«Este hallazgo es notable, porque la mayoría de los intrones humanos llevan copias de ADN repetitivas y saltarinas sin ningún efecto sobre la expresión génica, pero esta inserción AluY en particular hizo algo tan obvio como determinar la longitud de la cola», ha destacado Jef Boeke, Director del Instituto de Genética de Sistemas y profesor en el Departamento de Bioquímica y Farmacología Molecular en NYU Langone Health.
El estudio también resalta la conexión entre algunos eventos evolutivos y enfermedades actuales, apuntando al mayor riesgo a desarrollar trastornos del tubo neural como coste adaptativo de la pérdida de la cola.
Una cuestión que sigue abierta es por qué se perdió la cola en el linaje de humanos y simios. Se ha especulado que un cambio anatómico tan relevante como la pérdida de la cola podría haber contribuido a facilitar la capacidad de andar sobre dos pies. Sin embargo, algunos estudios indican que precisamente la cola podría proporcionar más estabilidad en ciertas situaciones de locomoción con dos pies. En cualquier caso, la inserción ancestral de un elemento Alu en el gen TBXT parece haber contribuido a una de las características más distintivas en la actualidad de los humanos y otros grandes primates .
Artículo científico: Xia, B., Zhang, W., Zhao, G. et al. On the genetic basis of tail-loss evolution in humans and apes. Nature 626, 1042–1048 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07095-8
Otras fuentes:
Konkel MK y Casanova EL. A mobile DNA sequence could explain tail loss in humans and apes. Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-024-00309-z
Change in Genetica Code May Explain How Human Ancestors Lost Tails. https://nyulangone.org/news/change-genetic-code-may-explain-how-human-ancestors-lost-tails
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