La comparación del genoma completo, realizada por los biólogos evolutivos de la Universidad de California en Berkeley, descubrió más de 30 genes con mutaciones en el ADN que se han vuelto más frecuentes en los tibetanos que en los chinos Han, casi la mitad de los cuales están relacionados con cómo el cuerpo usa el oxígeno. Una mutación en particular aparece en menos del 10 por ciento de los chinos Han y casi en el 90 por ciento de todos los tibetanos.

“Este es el más rápido cambio genético jamás observado en los seres humanos”, dijo Rasmus Nielsen, profesor UC de Berkeley, quien dirigió el análisis estadístico. “Para un cambio muy fuerte, mucha gente habría tenido que morir simplemente por el hecho de que tenían la versión incorrecta de un gen.”

La mutación generalizada en los tibetanos está cerca de un gen llamado EPAS1, el llamado “gen super atleta” identificado hace varios años y llamado por algunas variantes del gen que se asocia con el desempeño atlético mejorado, dijo Nielsen. El gen codifica para una proteína implicada en la detección de los niveles de oxígeno y tal vez en el equilibrio del metabolismo aeróbico y anaeróbico.

Los nuevos hallazgos podrían conducir a los científicos al desubrimiento de nuevos genes que tengan un papel en cómo el cuerpo se ocupa de la falta de oxígeno, y tal vez explique algunas enfermedades, como la esquizofrenia y la epilepsia, asociado a la privación de oxígeno en el útero, dijo.

“Se busca una rápida evolución en los genes porque debe haber algo importante acerca de ese gen obligándolo a cambiar tan rápido”, dijo. “El nuevo descubrimiento es realmente la primera vez que la información evolutiva solo nos ha ayudado a identificar una importante función de un gen en los seres humanos.”

La adaptación a niveles bajos de oxígeno ha permitido a muchos pueblos, de los andinos a los tibetanos, que viven a gran altura. Cuando las personas que viven a altitudes normales se mueven por encima de los 13.000 pies, donde los niveles de oxígeno son un 40 por ciento más bajos que en el nivel del mar, por lo general se cansan fácilmente, tienen dolores de cabeza, producen bebés con bajo peso al nacer y tienen una tasa de mortalidad infantil más alta. Los tibetanos no tienen ninguno de estos problemas, a pesar de la saturación de oxígeno más bajos en la sangre y reducción de los niveles de hemoglobina. La hemoglobina, que da a la sangre su color rojo, se une y transporta el oxígeno a los tejidos del cuerpo.

Nielsen utilizó los datos sobre el genoma producida por el Instituto de Genómica de Beijing (BGI) en Shenzhen, centro insignia del genoma de China, para desentrañar los cambios genéticos asociados con estos cambios fisiológicos.

“Estamos buscando las huellas de la selección pasado para encontrar algo funcional en nuestro genoma”, dijo Nielsen

Los investigadores del BGI obtuvieron el ADN de 50 tibetanos que viven en la Región Autónoma del Tíbet de China y 40 chinos Han de Beijing. Los tibetanos vivían en dos aldeas situadas a altitudes de 4.300 metros (14.100 pies) y 4.600 metros (15.100 pies). Todos informaron de al menos tres generaciones de antepasados habían vivido en el mismo sitio. Después de obtener el consentimiento informado, los investigadores chinos tomaron muestras de sangre de los participantes y midieron la saturación del oxígeno, la concentración de los glóbulos rojos y el contenido de hemoglobina en su sangre.

De vuelta en el laboratorio, el equipo del BGI secuenciaron sólo los genes activos, o exones, de cada individuo. Esto implicó cortar el ADN en muchas piezas cortas, cada una secuenciadas alrededor de 18 veces con las máquinas de secuenciación del estado de la técnica Illumina, y luego fueron superpuestas para montar el genoma completo de cada persona.

Luego localizaron todas las mutaciones puntuales, llamadas polimorfismos de nucleótido único (SNP), en los años 90 y luego compararon los genomas tibetanos y Han separados a un grupo control de 100 europeos.

El análisis reveló que el ancestro común de los tibetanos y los chinos se dividieron en dos poblaciones cerca de 2.750 años, con todo el grupo que se trasladó a la meseta tibetana. Este grupo finalmente se redujo, mientras que la población Han aumentó de forma espectacular. Hoy en día, los chinos Han son el grupo étnico dominante en China continental.

“No podemos distinguir mestizaje y la sustitución”, dijo Nielsen. “Los chinos Han y los tibetanos son tan diferentes el uno del otro como si los hubieran reemplazado por completo a los tibetanos alrededor de 3.000 años atrás.”

Los genomas de los tibetanos y los chinos Han son esencialmente idénticas en cuanto a la frecuencia de polimorfismos en los aproximadamente 20.000 genes, aunque unos 30 genes se destacó por grandes diferencias entre los tibetanos y los Hans.

“Hicimos una lista de los genes que cambiar más”, dijo Nielsen, “y lo que era fascinante era que, bingo, en la parte superior de la lista de los genes que más cambiaron estan relacionados con la respuesta al oxígeno. ”

El SNP, con el cambio más dramático en la frecuencia, del 9 por ciento en chinos Han a 87 por ciento en los tibetanos, se asoció con menor número de glóbulos rojos y los menores niveles de hemoglobina en los tibetanos. Esa variación se produjo cerca de un gen llamado EPAS1, que estudios anteriores sugiereron que está involucrado en la regulación de la hemoglobina en la sangre como respuesta a los niveles de oxígeno. La mutación puede estar en un factor de transcripción que regula la actividad de EPAS1.

Otras variantes muy seleccionados estaban cerca de los genes de las versiones fetales y adultos de los genes de globina, que producen las proteínas estructurales de la hemoglobina.

Dos otros genes que muestran un cambio dramático en la frecuencia se han relacionado con la anemia, mientras que varios otros genes han sido relacionados con enfermedades, como la esquizofrenia y la epilepsia, posiblemente causado por los niveles bajos de oxígeno en el útero.

Referencia

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