Cómo tu salud puede depender del ADN de nuestros ancestros lejanos

El grupo había viajado miles de millas, cruzando África y el Medio Oriente hasta finalmente llegar a los bosques tenuemente iluminados del nuevo continente. Eran miembros ya desaparecidos de nuestra tribu humana moderna, y entre los primeros Homo sapiens en entrar a Europa.

Allí, estas personas probablemente se habrían encontrado con sus primos lejanos: los neandertales.

Estos pequeños grupos de parientes de humanos modernos tenían cejas prominentes, grandes cabezas y cuerpos compactos, y habían pasado épocas aclimatándose al clima más frío de Europa. A lo largo de milenios, estas dos formas de humanidad se encontrarían, mezclarían y aparearían.

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Decenas de miles de años después, estos antiguos encuentros han dejado huellas en el código genético de miles de millones de humanos vivos hoy. Los genes persistentes nos afectan de maneras grandes y pequeñas, desde nuestra apariencia hasta nuestro riesgo de enfermedad.

"En algunos lugares de nuestro genoma, somos más neandertales que humanos", dijo Joshua Akey, profesor de genómica integrativa en Princeton.

Estos fueron nuestros parientes humanos más cercanos, y este es su legado.

El primer encuentro

Hace 75,000 años, pero posiblemente hasta 250,000 años atrás, los ancestros de la mayoría de los eurasiáticos modernos se aventuraron fuera de África y hacia Eurasia. Aquí, los humanos modernos se encontraron cara a cara con los neandertales, que compartían un ancestro común con los humanos modernos cientos de miles de años antes y habían estado viviendo en estos continentes desde entonces. En múltiples ocasiones a lo largo de los milenios, los grupos se cruzaron.

¿Podían hablar los neandertales?

Al principio, los humanos modernos heredaron cromosomas completos de los neandertales, dijo Sriram Sankararaman, profesor de informática, genética humana y medicina computacional en UCLA. Sin embargo, de generación en generación, a través de un proceso conocido como recombinación genética, estos tramos de ADN fueron desglosados y reordenados.

El ADN neandertal era generalmente "deletereo" para los humanos modernos, lo que significaba que fue rápidamente eliminado del ADN de los humanos modernos a través de la evolución. Esto resultó en "desiertos de ADN neandertal", o grandes regiones del genoma humano moderno que carecían de él, dijo Sankararaman. Por ejemplo, se piensa que el cromosoma Y en los hombres no contiene genes neandertales. Puede que los genes en el Y neandertal fueran incompatibles con otros genes humanos, o que se hayan perdido aleatoriamente a través de un proceso conocido como deriva genética.

En las personas que heredaron ADN neandertal, el cromosoma X también contiene mucho menos ancestro neandertal que el resto de los cromosomas no sexuales. Esto probablemente se deba a que cualquier mutación perjudicial o no funcional en el cromosoma X se expresará en los hombres, ya que carecen de una copia funcional emparejada del gen para compensar. Eso probablemente creó una fuerte presión evolutiva para eliminar tales genes neandertales perjudiciales del X moderno, dijo Emilia Huerta-Sanchez, profesora asociada de ecología, evolución y biología de organismos en Brown.

Pero algunos genes neandertales ayudaron a los humanos modernos a sobrevivir y reproducirse, y por lo tanto han perdurado en nuestros genomas. Hoy en día, el ADN neandertal ocupa, en promedio, el 2% de los genomas de las personas fuera de África. Sin embargo, la frecuencia del ADN neandertal que codifica características beneficiosas puede ser tan alta como el 80% en algunas regiones del genoma, dijo Akey.

Nuestra apariencia física

Para muchas personas, el legado de los neandertales es evidente en una característica altamente visible: el color de piel.

Una variante genética neandertal en el cromosoma 9 que influye en el color de piel es llevada por el 70% de los europeos hoy. Otra variante genética neandertal, encontrada en la mayoría de los asiáticos orientales, regula los queratinocitos, que protegen la piel contra la radiación ultravioleta a través de un pigmento oscuro llamado melanina.

Las variantes genéticas neandertales también se asocian con un mayor riesgo de quemaduras solares en los humanos modernos. Asimismo, alrededor del 66% de los europeos llevan un alelo neandertal vinculado a un mayor riesgo de quemaduras solares en la infancia y una mala capacidad de bronceado.

En algunos lugares en nuestro genoma, somos más neandertales que humanos.

Los neandertales habían pasado milenios en latitudes más altas con menos exposición directa al sol, la cual es necesaria para la producción de vitamina D. Por lo tanto, los cambios en la biología del cabello y la piel pueden haber permitido a los humanos modernos capitalizar rápidamente los niveles más bajos de luz solar mientras aún producían suficiente vitamina D para estar saludables, dijo John Capra, genetista evolutivo en la Universidad de Vanderbilt.

"Una de las cosas interesantes sobre la cría mixta es que, en lugar de esperar a que surjan nuevas mutaciones beneficiosas, lo cual es un proceso realmente lento, introduces una gran cantidad de variación genética a la vez," esencialmente acelerando la evolución, dijo Huerta-Sanchez.

¿Cuál es la diferencia entre los neandertales y los Homo sapiens?

Además, nuestros ancestros tuvieron que adaptarse al clima más frío de Eurasia. Para hacerlo, pueden haber adquirido genes neandertales que afectaban la forma de la cara. En un estudio de 2023, los científicos descubrieron que los humanos modernos heredaron genes de nariz alta de los neandertales. Una nariz más alta puede haber permitido que más aire frío se calentara a temperatura corporal en la nariz antes de llegar a los pulmones, sugirió Kaustubh Adhikari, coautor del estudio y genetista estadístico en el University College London.

El reloj que hace funcionar nuestras células

El ADN neandertal también pudo haber ayudado a H. sapiens a ajustarse a las mayores diferencias en la duración del día y la noche en las latitudes del norte.

Los genes neandertales persistentes afectan nuestro reloj circadiano, que regula procesos internos como la temperatura del cuerpo y el metabolismo. Por ejemplo, algunos madrugadores pueden agradecer a los neandertales por sus genes del reloj circadiano, encontraron Capra y colegas.

Esto puede haber ayudado a nuestros ancestros a adaptarse a los días de invierno más cortos más lejos del ecuador, dijo Capra.

"Parece que no es que ser una persona maestra de las mañanas sea lo que importa," dijo Capra. "Es que es una señal de cuán flexible es tu reloj esencialmente y cuán capaz es de adaptarse a la variación en los ciclos de luz-oscuridad con las estaciones," dijo.

Nuestras defensas internas

Muchos de los genes neandertales fuertemente retenidos están ligados a la función inmunológica.

Para cuando H. sapiens llegó a Europa, los neandertales ya habían pasado cientos de miles de años luchando contra infecciones específicas de Eurasia. Al aparearse con los neandertales, los humanos modernos obtuvieron una infusión instantánea de esos genes que combaten infecciones.

"Esos fragmentos de ADN neandertal, especialmente los inmunológicos, que ya estaban adaptados contra patógenos con los que los neandertales habían vivido durante mucho tiempo comenzaron a aumentar su frecuencia bajo selección natural en las poblaciones humanas modernas," dijo David Enard, profesor asistente de ecología y biología evolutiva en la Universidad de Arizona.

Aunque muchos de los patógenos ancestrales que enfermaron a los humanos antiguos se han perdido en el tiempo, algunos de los genes neandertales que ayudaron a combatirlos aún funcionan contra patógenos modernos. Por ejemplo, un estudio de 2018 realizado por Enard y un colega reveló que los humanos modernos heredaron ADN neandertal que les ayudó a combatir los virus de ARN, un grupo que hoy incluye la gripe (influenza), VIH y hepatitis C.

El lado oscuro del ADN neandertal

Algunos de los genes neandertales que alguna vez ayudaron a nuestros ancestros pueden ser perjudiciales en el mundo moderno.

En su mayoría, los genes neandertales no se expresan fuertemente en el cerebro, lo que sugiere que fueron seleccionados enérgicamente contra durante la evolución. Se ha relacionado a los genes neandertales con trastornos del estado de ánimo, como la depresión, y con vías de señalización cerebral que hacen que las personas sean más propensas a volverse adictas a la nicotina.

E incluso el impulso inmunológico de los neandertales puede tener un lado negativo. En 2016, los científicos descubrieron que los genes neandertales que preparan el sistema inmunológico para luchar contra patógenos también pueden predisponer a las personas a enfermedades alérgicas. Además, se ha vinculado el ADN neandertal a un mayor riesgo de desarrollar enfermedades autoinmunes, como la enfermedad de Graves, causada por una glándula tiroides hiperactiva; y la artritis reumatoide, que inflama las articulaciones e incluso la "enfermedad de los vikingos", en la que uno o más dedos se vuelven rígidos o congelados.

Una variante genética neandertal puede haber aumentado la probabilidad de que tengamos un caso severo de COVID-19. Esa variante, encontrada en el cromosoma 3, se encuentra en la mitad de los asiáticos del sur y en una sexta parte de los europeos. Pero incluso ahí, la situación es complicada, ya que otros genes neandertales, llevados por hasta la mitad de las personas en Eurasia y las Américas, están asociados con un riesgo reducido de COVID-19 severo.

“Desafortunadamente, no hay enfermedades que realmente podamos decir, o incluso rasgos en general, que podamos decir que 'puedes culpar tu ADN neandertal por eso'”, dijo Capra.

Eso es especialmente cierto para algunos de los mayores problemas de salud, como las enfermedades cardíacas y el cáncer, donde docenas o cientos de genes, junto con numerosos factores ambientales, afectan tu riesgo de enfermedad.

Qué nos depara el futuro

¿Así que cuánto tiempo más quedarán las huellas de estos humanos perdidos en nuestros genomas? A lo largo de cientos de miles de años, algunos de estos fragmentos neandertales serán eliminados gradualmente de nuestros genomas. Otros se convertirán en parte firme, dijo Akey.

Mientras tanto, todavía hay mucho más que aprender sobre cómo los neandertales dejaron su huella en nosotros.

“Poder aprovechar nuevas tecnologías genómicas como CRISPR y la edición genética jugará un papel importante en la comprensión de la biología subyacente de cómo las secuencias neandertales contribuyen a los rasgos y enfermedades humanas”, dijo Akey.

Decifrar qué hacen realmente estos genes podría ayudar al desarrollo de tratamientos para ciertas condiciones, dijo.

Y el flujo genético no fue unidireccional; los científicos también están tratando de determinar cómo el ADN humano moderno podría haber influido en los neandertales y están aplicando métodos de inteligencia artificial (IA) a los genomas antiguos para crear una imagen más detallada de cómo eran nuestros primos perdidos.

Descifrar el papel del ADN neandertal en nuestros genomas no solo ayuda a comprender nuestra salud. Estos fragmentos de ADN pueden proporcionar pistas sobre qué nos hace únicos, dijo Sankararaman.

“El ADN neandertal ingresó a nuestros genomas en un momento importante en nuestra historia”, dijo Sankararaman, cuando nuestros ancestros se trasladaban a nuevos entornos.

“Al observar el destino de estos fragmentos de ADN”, dijo, “podemos esperar comprender cuáles fueron las regiones funcionalmente importantes en nuestro genoma durante este período de tiempo.”