Malaria y evolución: el curioso caso de Cabo Verde

Cuando pensamos en la evolución de las especies, siempre lo hacemos con una escala de miles de años. Pero ¿se puede apreciar la evolución en unas pocas generaciones? El efecto de la malaria en la población de Cabo Verde parece indicar que sí.

por Juan García-Bernalt Diego

Pocas teorías han sido más estudiadas que la de la evolución de las especies, descrita por Charles Darwin en su seminal obra “El origen de las especies”, de 1859. Los mecanismos que conducen y regulan esta evolución son bien conocidos. Sin embargo, sus efectos a “corto plazo”, en unas pocas generaciones o cientos de años, no lo son tanto. Tampoco lo es la presión selectiva que afecta al hombre en la actualidad, es decir, qué factores afectan a su éxito reproductivo y en qué medida lo hacen.

Una de las principales razones de esa falta de conocimientos, es la elevada dificultad para encontrar objetos de estudio apropiados, pues los efectos de la evolución no empiezan en un momento histórico concreto, sino que se van acumulando a lo largo del tiempo. Sin embargo, la colaboración entre en investigadores del Departamento de Antropología Evolutiva de la Universidad de Duke y el de Genética de la de Leicester, en una reciente publicación en la revista eLife, encontró unas condiciones de estudio prácticamente ideales en el archipiélago africano de Cabo Verde.

Cabo Verde, estuvo inhabitado hasta alrededor de 1460, cuando colonos Portugueses junto con esclavos del oeste africano, llegaron a la isla. Asumiendo que cada 25-28 años hay una generación nueva de habitantes, esto nos da una ventana de estudio de alrededor de 20 generaciones. Un proceso clave que se pudo dar en estas condiciones es el de “mezcla genética” por el cual dos poblaciones divergentes (Portugueses y Africanos), es decir, que no tienen descendientes en común y, por tanto, sus materiales genéticos no se han mezclado, dan lugar a una única población (caboverdianos) con ancestros de ambas. Esta mezcla puede dificultar la detección de señales normalmente habituales de selección natural, debido a que la frecuencia de determinados alelos (las distintas versiones que existen de un gen) cambian en la población cuando se da esta mezcla genética. Sin embargo, siguiendo la trayectoria de esas frecuencias de los alelos, podríamos, teóricamente, conocer la evolución reciente de la población.

La malaria va a actuar como factor ambiental que genera presión selectiva. Esta enfermedad es causada por diversos parásitos del género Plasmodium, siendo Plasmodium falciparum el más conocido y mortífero, y es transmitida por la picadura del mosquito Anopheles. Esta infección, que afecta principalmente a zonas tropicales y subtropicales, todavía a día de hoy, causa más de 400.000 muertes anuales a nivel mundial. Es conocido, por los escritos de la época, que ya estaba presente en el archipiélago desde que fue habitado por primera vez.

Sin embargo, no todas las islas están afectadas en la misma medida por la malaria. La isla de Santiago siempre ha sido la más densamente poblada, y es donde se describieron los casos más graves y mortíferos de malaria. Por tanto, sus habitantes están sometidos a una presión selectiva que no afecta a habitantes de otras islas, donde esos casos no se dan. Así, tenemos una población que se consolidó en un momento histórico concreto, en la que una parte es sometida a una gran presión selectiva por un factor externo, la malaria, mientras que la otra parte no se ve afectada. El lugar perfecto para estudiar evolución reciente.

La población africana, que lleva miles de años luchando contra la malaria, lleva, en su gran mayoría, un alelo de un gen diferente al resto de la población mundial. Este gen lleva las instrucciones para la construcción de un tipo de receptor que usan los parásitos Plasmodium para entrar en los glóbulos rojos. Una vez en nuestros glóbulos rojos, los parásitos son capaces de evadir nuestro sistema inmune y se multiplican. Sin embargo, ese alelo africano hace que el receptor sea mucho menos abundante y por tanto los parásitos tienen más difícil entrar en sus glóbulos rojos. Este alelo, es un ejemplo clásico de selección natural muy fuerte en humanos y se estima que es una de las características que más presión selectiva ejerce sobre nosotros. Es decir, es una variante que se ve muy favorecida en el éxito reproductivo. La explicación es clara, la malaria en ciertos lugares mata, mata mucho, y mata sobre todo a niños menores de 5 años (un 67% de las muertes en 2018). Por tanto, llevar un alelo de un gen que te confiere cierto grado de resistencia hace que las probabilidades de que llegues a la edad reproductiva y, de hecho, te reproduzcas, sean mucho mayores.

Para ver el efecto que había tenido la malaria, se hizo un estudio del ADN de los habitantes de la isla de Santiago y se compararon con los de la isla Fogo y las islas del noroeste del archipiélago, que tienen mucha menos malaria. Se estudiaron miles de SNPs (siglas en inglés que significan polimorfismos de un único nucleótido), característicos de la población del Oeste Africano, para ver cuánto habían contribuido como ancestros a la genética de la población actual de Cabo Verde. Lo sé, suena dificilísimo, pero es bastante fácil. Nuestras secuencias, como ya hemos comentado otras veces, están compuestas por A, T, G y C. Un SNP, es un cambio de una letra por otra en un lugar concreto de la secuencia. Como se han estudiado las secuencias de distintas poblaciones del mundo, se conocen SNPs característicos de cada una de ellas. Por tanto, se trata de dilucidar la contribución de los ancestros africanos a la población de cabo verde a través de estos cambios de letra característicos. Se comprobó así, que los SNPs característicos de la población africana, en el gen que daba resistencia a malaria, eran mucho más frecuentes, casi el 85% de las secuencias analizadas, que el resto de SNPs africanos en otras secuencias, alrededor del 73%. Sin embargo, esta diferencia solo ocurría en la isla de Santiago y no en las que no sufrían la malaria, donde la contribución de SNPs africanos estaba mucho más cercana al esperable 50%. Por tanto, tras los estudios estadísticos de rigor con los que no os voy a aburrir, se determinó que esta selección positiva del gen de resistencia a malaria no podía ser cosa solo de la deriva genética (evolución debida al azar) sino que había habido un proceso de selección natural a causa de la malaria.

A través de otros estudios más complejos y numerosas simulaciones, se comprobó que no solo estos cambios de letra puntuales denotaban el favorecimiento de los ancestros africanos en la isla de Santiago, sino que secuencias de varios cientos de letras se veían favorecidas. Hasta la composición de la mayoría de cromosomas apuntaban a esta selección. 

Con todo, se pudo calcular un coeficiente de selección de 0.08. Este coeficiente es una medida de la reducción relativa de la contribución de un genotipo particular en una población. Aquí es importante entender la diferencia entre genotipo y genoma. Mientras que el último se refiere al conjunto de genes de una especie, con todas sus posibles variaciones, el genotipo es un conjunto de genes particular y concreto, no contempla variaciones. Así el coeficiente de selección de un determinado genotipo se mide en relación a su valor adaptativo. La medida está comprendida entre 1 y 0. Un valor de 1 indicaría que el genotipo en estudio es letal, por tanto, cuanto más cerca de 0 esté el valor, más va a favorecer el éxito de una población. El valor de 0,08 es uno de los más altos nunca registrados en humanos y deja patente cómo la evolución puede tener un efecto mayúsculo en unos pocos cientos de años.

Darwin termina “El origen de las especies” con una frase absolutamente iluminada y adelantada a su tiempo: “Con todas estas capacidades enaltecidas, el hombre todavía lleva en su estructura corporal el sello indeleble de su humilde origen”. Y es que, por mucho que creamos estar por encima de la naturaleza, con todos nuestros avances científicos y tecnológicos, la naturaleza siempre estará moldeándonos, sin que podamos darnos cuenta.

Referencia

Hamid I, Korunes KL, Beleza S, Goldberg A. Rapid adaptation to malaria facilitated by admixture in the human population of Cabo Verde. Elife. 2021 Jan 4;10:e63177. doi: 10.7554/eLife.63177

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