Les compartimos un relato más sobre el COVID, y el mes próximo prometemos traerles algo diferente. La evolución es la base de muchas investigaciones sobre el SARS-COV-2, que sigue emergiendo presentando contenido importante y apunta a caminos fascinantes de investigación.
Desde el principio de la pandemia, los científicos se han preguntado por qué el SARS-CoV-2 afecta a la gente de forma tan diferente. Algunos sobreviven con ayuda de soporte vital para el resto de sus vidas, otros mueren, mientras que otros ni siquiera se enteran de que han sido infectados. La mayoría de factores que desequilibran este balance parecen estar relacionados con factores más ambientales que evolutivos. Sabemos que fumar, estar sobrepeso, o padecer de condiciones como cáncer o diabetes pueden hacer al Covid-19 más peligroso. Otras investigaciones señalan que las desigualdades sociales y las disparidades raciales o étnicas contribuyen a agravar la infección, la hospitalización, y la tasa de mortalidad en algunos grupos (ej.: lafroamericanos o hispanos/latinxs). A pesar de todo, los estudios también revelan variantes genéticas asociadas a un incremento del riesgo, y un conjunto de estas variaciones remontan a nuestra profunda historia evolutiva no entre los humanos sino entre nuestros antiguos parientes, los neandertales.
¿Dónde está la evolución?
Una investigación publicada el pasado verano nos muestra que ser portador de una secuencia determinada del DNA –alrededor de 50,000 bases localizadas en el cromosoma humano 3- aumenta en un 60% la posibilidad de ser hospitalizado si se contrae COVID-19. Ahora sabemos que esa secuencia de bases procede de los neandertales. Por supuesto, los neandertales no son los ancestros de los humanos modernos. Nosotros no heredamos esta secuencia génica de ellos como se puede heredar el color de ojos marrón de tu abuela. En vez, los neandertales son nuestros primos evolutivos; ellos, junto con los denisovanos, otro linaje de homínidos ancestrales, coexistieron en la Tierra durante cientos de miles de años antes de extinguirse.
Estos tres linajes generalmente vivieron en regiones diferentes, aunque no siempre: Homo sapiens o humanos modernos en África, neandertales en el oeste de Eurasia, y los denisovanos en el lejano este. Cuando entraron en contacto – como cuando los humanos modernos emigraron de África- se reprodujeron. Este apareamiento no fue suficiente como para que los tres linajes se consolidaran en una especie, pero dejó un rastro genético en sus descendientes. El ADN antiguo de los neandertales contiene algunas secuencias genéticas de humanos modernos, mientras que el ADN antiguo de los denisovanos contiene algunas secuencias genéticas neandertales, y el genoma de los humanos modernos contienen secuencias tanto de los neandertales como de los denisovanos. La transferencia de secuencias genéticas entre poblaciones debido a la migración y reproducción es conocido como flujo genético. Y así es como un pedazo de ADN de neandertal pasaría por diferentes linajes de humanos durante decenas de miles de años y, finalmente, hace que algunos de nosotros terminemos en el hospital con COVID-19.
Las diferentes poblaciones humanas modernas tienen diferente cantidad de ascendencia neandertal. Las poblaciones africanas son las que menos tienen, ya que sus antepasados no se encontraron nunca directamente con los neandertales, y el ADN que puedan tener de los neandertales procede de los humanos que volvieron a emigrar África. Otras poblaciones humanas tienen más ascendencia neandertal; cuyo rango fluctúa entre un 2% y un 6% de su genoma, siendo los asiáticos más orientales los que más tienen. Cabe destacar que diferentes personas llevan diferentes subconjuntos de genes neandertales y algunos de estos genes son más comunes que otros. Esto significa que la distribución de la secuencia genética del factor de riesgo de padecer Covid-19 no se alinea en general con la ascendencia neandertal. Esta secuencia genética es muy rara en los descendientes de africanos o del este asiático, y lo porta el 9% de estadounidenses de perfil racial mixto o multiraciall, 16% de los europeos y el 50% de personas con antepasados del sur de Asia. La secuencia de riesgo es particularmente común en Bangladesh, donde el 63% de la población porta al menos una copia.
La distribución de la secuencia genética entre poblaciones puede ayudar a explicar algunas observaciones, como, por ejemplo, por qué en el Reino Unido los descendientes de bangladesíes tienen más del doble de probabilidades de morir de COVID-19 que el resto de la población. Y, por supuesto, quedan otras estadísticas evidentemente sin explicación. La secuencia de riesgo es mucho más común en Europa que en África, sin embargo en los Estados Unidos los afroamericanos tienen una probabilidad cinco veces mayor que los descendientes de europeos de ser hospitalizados por COVID-19. Sin duda, está claro que también hay otras fuerzas poderosas y preocupantes en juego.
En general, los genes neandertales que se encuentran fácilmente en las poblaciones del sur de Asia son también comunes en los asiáticos más orientales, y los genes que son raros en unas poblaciones también lo son en las otras. Sin embargo, esta secuencia es diferente: es común en el sur de Asia y rara en Asia oriental. Este patrón inusual se puede explicar porque la selección natural ha favoreciendo la secuencia genética en las poblaciones del sur de Asia y/o ha sido erradicada en Asia oriental. Hay varias hipótesis posibles. Quizás la secuencia fue favorecida en el sur de Asia porque fortalecía la respuesta inmune y hacía a sus portadores menos susceptibles de morir ante pandemias antiguas – pero frente al SARS-CoV-2, la secuencia contribuye a una mayor mortandad, contribuyendo a la respuesta exagerada del sistema inmunitario que parece tener lugar en los casos más graves de COVID-19. O tal vez la secuencia siempre había acentuado el riesgo en las infecciones por coronavirus y las poblaciones más orientales se infectan más frecuentemente con coronavirus. La selección actuaría en contra de la secuencia (pues si los que padecían la enfermedad morían antes de dejar descendencia, la secuencia poco a poco iría desapareciendo de estas poblaciones). Más estudios sobre la función real de la secuencia genética deberían aclararnos por qué es más frecuente en algunos sitios, lo que contribuiría a nuestra comprensión de cómo el SARS-CoV-2 causa la enfermedad para que nosotros podamos combatirla mejor.
¿Para qué nos podría servir todo esto? La historia de la evolución humana influye cada día en nuestra salud de muchas formas. Por ejemplo, nos puede ayudar a explicar por qué tenemos antojos de desear azúcar y grasa incluso cuando nos sentimos llenos, por qué las alergias y el asma son más frecuentes en unos países que en otros, y por qué la anemia falciforme es más normal en personas cuyos antepasados proceden de ciertas regiones. La nueva investigación sobre el riesgo de contraer COVID-19 y como se intersecta con nuestra ascendencia neandertal, es un ejemplo más que subraya la visión de los humanos como un producto de un complejo pasado evolutivo, del cual todavía llevamos las huellas, que puede iluminar y ayudar a resolver problemas médicos.
Primary literature:
- The Severe Covid-19 GWAS Group. Genomewide association study of severe Covid-19 with respiratory failure. (2020). New England Journal of Medicine. 383: 1522-1534. Read it »
- Zeberg, H., and Pääbo, S. (2020). The major genetic risk factor for severe COVID-19 is inherited from Neanderthals. Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2818-3 Read it »
News articles:
- A 60 second audio report on the topic from Scientific American
- An in-depth review of the research on genetic factors that influence COVID-19 severity from Science Magazine
Understanding Evolution resources:
- Revisa los conceptos de genotipo y de fenotipo. El artículo anterior se centra en un genotipo heredado de los neandertales.
- ¿ Cuál es el fenotipo relevante en el que influye este genotipo?
- ¿Este fenotipo se ve también influenciado por factores ambientales? Explica tu respuesta.
- En tus propias palabras, explique qué es el flujo genético, también llamado migración genética.
- Utilizando el concepto de flujo genético, explique cómo el factor genético que produce el riesgo de padecer COVID-19 de forma severa llegó a los humanos modernos.
- Haz una búsqueda en la red y describe otro ejemplo de un gen en humanos con ascendencia que se haya rastreado hasta un pariente homínidos ancestrales.
- El artículo anterior describe cómo la selección natural puede haber afectado a la frecuencia génica de una secuencia que heredamos en el pasado de los neandertales. ¿Crees que la frecuencia de esta secuencia está siendo afectada por la selección natural en nuestros días? ¿Por qué? o, ¿por qué no? Si contestaste que sí ¿en qué sentido está siendo afectada?
- Teach about human evolution: In this lab for grades 9-16, students describe, measure, and compare cranial casts from contemporary apes, modern humans, and fossil hominids to discover some of the similarities and differences among these forms and to see the pattern leading to modern humans.
- Teach about our relatedness to Neanderthals: In this online activity for grades 9-12, students compare the number of mutations in the mitochondrial genomes of Neanderthals and humans to determine ancestry and relatedness.
- Teach about another genetic variant we inherited from Neanderthals: In this news brief for grades 9-16, students learn about a gene that influences diabetes risk and was inherited from Neanderthals.
- Centers for Disease Control and Prevention. (August 18, 2020). COVID-19 hospitalization and death by race/ethnicity. Retrieved October 30, 2020 from https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/covid-data/investigations-discovery/hospitalization-death-by-race-ethnicity.html
- Chen, L., Wolf, A. B., Fu, W., Li, L., and Akay, J. M., (2020). Identifying and interpreting apparent Neanderthal ancestry in African individuals. Cell. 180: 677-687.
- Kuhlwilm, M., Gronau, I., Hubisz, M. J., de Filippo, C., Prado-Martinez, J., Kircher, M., ... Castellano, S. (2016). Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals. Nature. 530: 429-433.
- Luo, Y. (2020). Neanderthal DNA highlights complexity of COVID risk factors. Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-020-02957-3
- The Severe Covid-19 GWAS Group. (2020). Genomewide association study of severe Covid-19 with respiratory failure. New England Journal of Medicine. 383: 1522-1534.
- Zeberg, H., and Pääbo, S. (2020). The major genetic risk factor for severe COVID-19 is inherited from Neanderthals. Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2818-3
Translated by Fran Guerola. Edited by Betsabe Dianne Castro Escobar.