Avances en el estudio de los genomas de humanos y chimpancés.

Público.es, 11 febrero 2009.
¿Qué nos hace humanos?
Doscientos años después del nacimiento de Charles Darwin, y pese a los avances en genética y neurofisiología, la ciencia aún carece de una respuesta a qué nos define como especie.

Genes que se copian y saltan - PUBLICO JAVIER YANES - MADRID -
"La pregunta más difícil es: ¿qué nos hace humanos? [...] El grado de variación fenotípica [entre humanos y chimpancés] no está estrictamente relacionado con el grado de variación en la secuencia". Con estas palabras se abría la discusión del estudio, publicado en Nature en 2005, en el que se analizaba el primer borrador del genoma del chimpancé. Los investigadores hacían notar así que, comparando los genes de humanos y simios, sería difícil predecir especies tan distintas. Cuatro años después, otro trabajo en el último número de Nature, encabezado por el español Tomás Marqués-Bonet, recalca que "las proteínas [de humanos y chimpancés] son virtualmente idénticas".

Después de 150 años de biología evolutiva, inaugurada por Charles Darwin y su Origen de las especies, las preguntas sobre la condición humana continúan vigentes. El científico inglés supo leer en la naturaleza un pasado común para simios y humanos. Las herramientas disponibles hoy permiten arrostrar la evolución del Homo sapiens desde múltiples frentes, como la paleoantropología, la neurofisiología o la genética, que complementan las huellas del pasado con las versiones alternativas de la ruta evolutiva. Entre estas, el chimpancé es una referencia viva, un código base para descifrar el origen humano.

Tonegawa, neurobiólogo y Nobel: "Aún no sabemos qué son los seres humanos"Hasta la fecha, los eslabones perdidos continúan en paradero desconocido, y el Homo sapiens, la única especie terrestre capaz de sentir inquietud por tales asuntos, aún ignora dónde reside la diferencia que le impulsa a plantearse estas cuestiones ante la pantalla de un ordenador, en lugar de, como otros primates, pasar la vida disfrutando de un atracón de insectos en cualquier bosque africano.

"Aún no sabemos qué son los seres humanos", confesaba a Público el neurobiólogo Susumu Tonegawa. Este premio Nobel resaltaba la difusa brecha que separa al Homo sapiens de los simios: "Gente como Chomsky defiende con ahínco que el lenguaje evolucionó con el Homo sapiens, pero los simios tienen un lenguaje primitivo".

La afirmación de Tonegawa tiene fuste neurológico desde que en 1998 se rompió uno de los mitos sobre el privilegio del cerebro humano, la presencia de una región llamada planum temporal cuya asimetría se relaciona con las facultades del lenguaje y la música. Ese año, Patrick Gannon, del Hospital Mount Sinai de Nueva York, dirigió un estudio publicado en Science que descubría esta característica en el cerebro de los chimpancés, situando el origen de este rasgo anatómico hace más de ocho millones de años, antes de la separación de ambas ramas evolutivas.

¿Tienen los chimpancés un potencial para el lenguaje mayor que el que demuestran? "Los simios poseen capacidades que no desarrollan en la naturaleza si no se dan las condiciones adecuadas", explica el primatólogo del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de Leipzig, Josep Call. Este investigador expone un ejemplo para comprender la justificación evolutiva: "Nosotros no fuimos seleccionados por la evolución para leer y escribir, pero logramos hacerlo. Esto es posible porque nuestro sistema cognitivo, y el de los chimpancés, es flexible y complejo".

Industria y cultura
Las observaciones de los primatólogos no dejan de estrechar la grieta del privilegio humano. "En los años 50 se pensaba que el uso y fabricación de instrumentos era exclusivamente humano, pero hoy esto no se sostiene", dice Call, quien en 2006 publicó en Science que los chimpancés en laboratorio, pero no en libertad, guardan herramientas para el futuro. En los últimos años se han descrito otras habilidades de estos simios, como cazar usando palos a modo de lanzas, consumir plantas con propiedades curativas o manejar utensilios para desenterrar raíces y tubérculos.

Araque, neurólogo: "Lo propio del cerebro humano no es tener más neuronas"El escalón de la fabricación de herramientas también ha sido superado. Call adelanta a Público la próxima aparición en Biology Letters de un estudio que ha completado en colaboración con Crickette Sanz y David Morgan y que revela una nueva habilidad de los chimpancés salvajes. "Empleando los dientes, deshilachan el extremo de un palo como si fuese un pincel, y luego lo introducen en un termitero. Las termitas muerden las fibras y son capturadas". Call precisa que "el pincel es más eficaz para atrapar termitas que el palo sin trabajar".

Dado que técnicas como estas se transmiten a las generaciones sucesivas, ¿se puede hablar de cultura? "Así es, desde el punto de vista biológico", responde Call, apuntando una diferencia fundamental: "Nuestra cultura es acumulativa, la de los chimpancés, no. No hay una sola persona en el mundo con todos los conocimientos que requiere fabricar un bolígrafo desde cero".

Sin olvidar otros logros anatómicos y funcionales de los sapiens, como el bipedalismo, el rastro de las pistas sobre lo típicamente humano conduce al cerebro. Para el neurobiólogo del Instituto Cajal (CSIC), Alfonso Araque, la clave está en el tejido fino del cerebro, aunque "probablemente no es una sola característica la que nos hace humanos". El investigador plantea una aparente paradoja: "El cerebro humano es un 300% mayor que el de un chimpancé, pero solo tiene un 125% más de neuronas".

Para Araque, la solución al acertijo radica en los astrocitos, células del sistema nervioso que acompañan a las neuronas y que han pasado de considerarse un simple soporte a revelarse como actores de peso en la transmisión y el almacenamiento de la información. El neurobiólogo aporta un dato revelador: "Como ya escribió Ramón y Cajal en 1913, la proporción de astrocitos respecto a neuronas aumenta en la escala evolutiva. En los humanos es 10 veces mayor".

Tanto la anatomía cerebral como sus implicaciones funcionales dependen, en último término, de una arquitectura genéticamente programada. El descenso al alfabeto de los genes insinúa algunas respuestas, pero no de forma inmediata. El grado de similitud entre el genoma humano y el del chimpancé barre una horquilla del 95% al 99%, dependiendo del método empleado para la comparación. Parece lógico que los esfuerzos debieran dirigirse a ese escaso 5%, pero no es tan sencillo como localizar el rincón del genoma donde se esconde lo humano. La diferencia está enormemente repartida en pequeñas dosis por todo el genoma; el resultado es, como dice el estudio de Marqués-Bonet, "proteínas virtualmente idénticas", como si la tenue pista de los genes se borrara por completo en su producto, las proteínas. Ni siquiera en un gen como FOXP2, relacionado con el lenguaje, los humanos aportan apenas nada nuevo a la versión que posee un ratón.

Cuestión de grado
Pero el callejón tiene salida, una vía rompedora abierta gracias al trabajo que Marqués-Bonet y Arcadi Navarro, del Instituto de Biología Evolutiva (CSIC y Universidad Pompeu Fabra), han desarrollado en colaboración con investigadores de EEUU e Italia. Marqués-Bonet, hoy en el laboratorio de Evan Eichler de la Universidad de Washington, señala que la comparación tradicional entre genomas se hace gen a gen, lo que permite descubrir los polimorfismos puntuales variaciones en una letra del ADN y secuencias cortas insertadas o eliminadas.

Call, primatólogo: "Los chimpancés poseen una cultura transmisible"El nuevo enfoque, más panorámico, ha revelado que muchos segmentos aparecen copiados en múltiples lugares del genoma y que estas duplicaciones varían enormemente entre especies como el macaco, el orangután, el chimpancé y el humano. "Hemos encontrado muchas diferencias", dice Marqués-Bonet, advirtiendo de que humanos y chimpancés podrían situarse hasta 10 veces más alejados genéticamente de lo que se sospechaba hasta ahora.

El resultado se traduce en "distintas cantidades de proteína", apunta el científico. ¿Podría algo tan sutil explicar el hecho humano? "Diferencias como éstas influyen en el fenotipo, por ejemplo en la resistencia de los macacos al sida". Curiosamente, la hipótesis trae a la memoria la afirmación darwiniana de que lo humano no es una cuestión de distinto tipo, sino de distinto grado. Marqués-Bonet es prudente: "No decimos que esto nos haga humanos. Pero podemos empezar a buscar".

La búsqueda proseguirá. Según la experta en chimpancés, Jane Goodall, "lo que nos hace humanos, creo, es la capacidad de plantear preguntas". Quizá lo esencial no es tanto saber qué nos hace humanos como no dejar nunca de formularnos la pregunta.



«La humanidad sigue evolucionando»
Entrevista con Tomás Marqués-Bonet, genetista evolutivo de la Universidad de Washington (EEUU)

¿Por qué la metodología del estudio es novedosa?

Hemos revelado regiones del genoma que no se miraban por ser demasiado complicadas. Gracias a esto hemos observado muchas diferencias entre los genomas de cuatro especies de primates (humano, chimpancé, orangután y macaco) que hasta ahora estaban ocultas. Se trata de duplicaciones segmentales que esparcen múltiples copias de fragmentos por todo el genoma, en distintos cromosomas.

¿Qué implicaciones tiene esto en la evolución de los primates?

El consenso en biología humana dice que en los primates el ritmo de variación del genoma es mucho más lento que en otras especies, que su genoma es más estable. Y en efecto hay una deceleración en polimorfismos puntuales, pero en cambio descubrimos que hay una aceleración en estas duplicaciones en la rama de chimpancés y humanos.

¿Cuál es el motivo?

No lo sabemos. Es posible que contribuyera el hecho de que los humanos sufrieron un cuello de botella –disminución drástica de la población– en su historia temprana.

Usted afirma que estas duplicaciones pueden ser evolutivamente importantes e influir en la diferencia de fenotipos entre especies. ¿Pueden diferenciar también a unos humanos de otros?

Sí, también diferencian los fenotipos dentro de una especie. Algunos de mis colegas trabajan en la influencia de este factor en la susceptibilidad a enfermedades. En los macacos, distinto número de copias de un gen determina una diferente resistencia al sida. También hemos comparado los tres genomas humanos disponibles y hemos visto que más del 99% de las duplicaciones en un genoma están presentes en los otros, pero varía el número de copias.

Las nuevas tecnologías de secuenciación de genomas se desplazan hacia fragmentos más pequeños.

En efecto, las nuevas tecnologías leen fragmentos cada vez más pequeños, y esto no facilita la búsqueda de duplicaciones. Por tanto, los nuevos genomas completos que vayan apareciendo pueden ignorar estos cambios.

¿Continúa evolucionando el ser humano?

Sin duda. Cada uno de nosotros deja a sus hijos 4 o 5 variantes genéticas que uno no tenía, así que este ritmo mínimo continuará, porque es independiente de los cambios en la sociedad. Otra cosa es lo que ocurra con nuestra especie en el futuro. La evolución ayuda a entender el pasado, pero no predice el futuro.