Mindy Weisberger / CNN / Los humanos tenemos muchas cualidades maravillosas, pero carecemos de algo que es una característica común entre la mayoría de los animales con columna vertebral: una cola. La razón exacta ha sido un misterio.
La cola es útil para mantener el equilibrio, propulsarse, comunicarse y defenderse de los insectos que pican. Sin embargo, los humanos y nuestros parientes primates más cercanos -los grandes simios- dijeron adiós a las colas hace unos 25 millones de años, cuando el grupo se separó de los monos del Viejo Mundo. Esta pérdida se ha asociado durante mucho tiempo a nuestra transición al bipedismo, pero poco se sabía sobre los factores genéticos que provocaron la ausencia de cola en los primates.
Ahora, los científicos han descubierto que la pérdida de la cola se debe a una breve secuencia de código genético que abunda en nuestro genoma, pero que durante décadas se había considerado ADN basura, una secuencia que aparentemente no tiene ninguna función biológica. Identificaron el fragmento, conocido como elemento Alu, en el código regulador de un gen asociado a la longitud de la cola llamado TBXT. Alu también forma parte de una clase conocida como genes saltarines, que son secuencias genéticas capaces de cambiar su ubicación en el genoma y desencadenar o deshacer mutaciones.
En algún momento de nuestro pasado remoto, el elemento Alu AluY saltó al gen TBXT en el ancestro de los hominoideos (grandes simios y humanos). Cuando los científicos compararon el ADN de seis especies de hominoideos y 15 primates no hominoideos, encontraron AluY sólo en los genomas de los hominoideos, según informaron el 28 de febrero en la revista Nature. Y en experimentos con ratones modificados genéticamente -un proceso que duró unos cuatro años-, la modificación de las inserciones de Alu en los genes TBXT de los roedores dio lugar a colas de longitud variable.
Antes de este estudio, “había muchas hipótesis sobre por qué los hominoideos evolucionaron sin cola”, la más común de las cuales relacionaba la ausencia de cola con la postura erguida y la evolución de la marcha bípeda, explica el autor principal del estudio, Bo Xia, investigador del Observatorio de Regulación Genética e investigador principal del Instituto Broad del MIT y la Universidad de Harvard.
Pero en cuanto a identificar con precisión cómo los humanos y los grandes simios perdieron sus colas, “no había (previamente) nada descubierto o hipotetizado”, dijo Xia a CNN en un correo electrónico. “Nuestro descubrimiento es la primera vez que se propone un mecanismo genético”, añadió.
Y dado que las colas son una extensión de la columna vertebral, los hallazgos también podrían tener implicaciones para comprender las malformaciones del tubo neural que pueden producirse durante el desarrollo fetal humano, según el estudio.
“Uno entre un millón”
Un momento decisivo para los investigadores se produjo cuando Xia revisaba la región TBXT del genoma en una base de datos en línea muy utilizada por los biólogos del desarrollo, según Itai Yanai, coautor del estudio y profesor del Instituto de Genética de Sistemas y Bioquímica y Farmacología Molecular de la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York.
En el estudio, los ratones modificados genéticamente presentan colas de distintas longitudes: desde sin cola hasta colas largas. (Crédito: Itai Yanai)
“Debe de haber sido algo que miraron miles de otros genetistas”, dijo Yanai a la CNN. “Es increíble, ¿verdad? Que todo el mundo esté mirando lo mismo y Bo se haya dado cuenta de algo que todos ellos no”.
Los elementos Alu son abundantes en el ADN humano; la inserción en TBXT es “literalmente una entre un millón que tenemos en nuestro genoma”, dijo Yanai. Pero aunque la mayoría de los investigadores habían descartado la inserción Alu de TBXT como ADN basura, Xia se fijó en su proximidad a un elemento Alu vecino. Sospechó que si se emparejaban, podrían desencadenar un proceso que alterara la producción de proteínas en el gen TBXT.
“Eso ocurrió en un instante. Y luego tardamos cuatro años en probarlo con ratones”, explica Yanai.
En sus experimentos, los investigadores utilizaron la tecnología de edición genética CRISPR para criar ratones con la inserción Alu en sus genes TBXT. Descubrieron que Alu hacía que el gen TBXT produjera dos tipos de proteínas. Una de ellas daba lugar a colas más cortas; cuanta más cantidad de esa proteína producían los genes, más cortas eran las colas.
Este descubrimiento se suma a un creciente conjunto de pruebas de que los elementos Alu y otras familias de genes saltarines pueden no ser “basura” después de todo, dijo Yanai.
“Aunque sabemos cómo se replican en el genoma, ahora nos vemos obligados a pensar en cómo también dan forma a aspectos muy importantes de la fisiología, la morfología y el desarrollo”, afirmó. “Creo que es asombroso que un elemento Alu -una pequeña cosa- pueda llevar a la pérdida de todo un apéndice como la cola”.
La eficacia y sencillez de los mecanismos Alu para afectar a la función génica han sido subestimadas durante demasiado tiempo, añadió Xia.
“Cuanto más estudio el genoma, más me doy cuenta de lo poco que sabemos sobre él”, afirmó Xia.
Sin cola y arborícola
Los humanos seguimos teniendo cola cuando nos desarrollamos en el útero como embriones; este pequeño apéndice procede del antepasado con cola de todos los vertebrados e incluye entre 10 y 12 vértebras. Sólo es visible entre la quinta y la sexta semana de gestación, y en la octava suele haber desaparecido. Algunos bebés conservan un resto embrionario de cola, pero esto es extremadamente raro y dichas colas suelen carecer de hueso y cartílago y no forman parte de la médula espinal, según informó otro equipo de investigadores en 2012.
Pero aunque, el nuevo estudio explica el “cómo” de la pérdida de la cola en humanos y grandes simios, el “por qué” de la misma sigue siendo una pregunta abierta, dijo la antropóloga biológica Liza Shapiro, profesora del departamento de antropología de la Universidad de Texas en Austin.
“Creo que es muy interesante señalar un mecanismo genético que podría haber sido responsable de la pérdida de la cola en los hominoideos, y este artículo hace una valiosa contribución en ese sentido”, dijo Shapiro, que no participó en la investigación, a la CNN en un correo electrónico.
“Sin embargo, si se trató de una mutación que condujo aleatoriamente a la pérdida de la cola en nuestros antepasados simios, sigue planteando la cuestión de si la mutación se mantuvo porque era funcionalmente beneficiosa (una adaptación evolutiva), o simplemente no era un obstáculo”, dijo Shapiro, que investiga cómo se mueven los primates y el papel de la columna vertebral en la locomoción de los primates.
Cuando los antiguos primates empezaron a caminar sobre dos patas, ya habían perdido la cola. Los miembros más antiguos del linaje de los homínidos son los primitivos simios Procónsul y Ekembo (hallados en Kenya y datados hace 21 y 18 millones de años, respectivamente). Los fósiles muestran que, aunque estos antiguos primates carecían de cola, eran arborícolas que caminaban sobre cuatro extremidades con una postura corporal horizontal, como los monos, explica Shapiro.
“Así que primero se perdió la cola y después evolucionó la locomoción que asociamos a los simios vivos”, explica.
La marcha a dos patas puede haber evolucionado para adaptarse a la pérdida de la cola, lo que habría dificultado el equilibrio de los primates sobre las ramas, “pero no nos ayuda a entender por qué se perdió la cola en primer lugar”, dijo Shapiro. La idea de que la marcha erguida y la pérdida de la cola estaban vinculadas funcionalmente, y que los músculos de la cola se reutilizaban como músculos del suelo pélvico, “es una idea antigua que NO concuerda con el registro fósil”, añadió.
“La evolución funciona a partir de lo que ya existe, así que yo no diría que la pérdida de la cola nos ayuda a entender la evolución del bipedismo humano de ninguna manera directa. Sin embargo, nos ayuda a comprender nuestra ascendencia simia”, dijo.
Una cola tan antigua como el tiempo
Para los humanos modernos, la cola es un recuerdo genético lejano. Pero la historia de nuestras colas dista mucho de haber terminado y los científicos aún tienen mucho que explorar sobre la pérdida de la cola, afirma Xia.
En el futuro podrían estudiarse otras consecuencias del elemento Alu en TBXT, como su impacto en el desarrollo embrionario y el comportamiento humanos, sugirió. Aunque la ausencia de cola es el resultado más visible de la inserción de Alu, es posible que la presencia del gen también provocara otros cambios en el desarrollo -así como en la locomoción y otros comportamientos relacionados en los primeros hominoideos- para adaptarse a la pérdida de cola.
También es probable que otros genes desempeñaran un papel en la pérdida de la cola. Aunque el papel de Alu “parece muy importante”, es probable que otros factores genéticos contribuyeran a la desaparición permanente de la cola de nuestros antepasados primates”, afirma Xia.
“Es razonable pensar que durante ese tiempo hubo muchas más mutaciones relacionadas con la estabilización de la pérdida de la cola”, dijo Yanai. Y como ese cambio evolutivo es complejo, nuestras colas desaparecieron para siempre, añadió. Incluso si la mutación impulsora identificada en el estudio pudiera deshacerse, “seguiría sin devolvernos la cola”.
Los nuevos hallazgos también podrían arrojar luz sobre un tipo de defecto del tubo neural en embriones conocido como espina bífida. En sus experimentos, los investigadores descubrieron que cuando se modificaba genéticamente a los ratones para que perdieran la cola, algunos desarrollaban deformidades del tubo neural parecidas a la espina bífida en humanos.
“Quizá la razón de que los humanos padezcamos este trastorno se deba a que nuestros antepasados perdieron la cola hace 25 millones de años”, afirma Yanai. “Ahora que hemos establecido esta conexión con este elemento genético concreto y este gen particularmente importante, podría abrir puertas en el estudio de los defectos neurológicos”.
Mindy Weisberger es una escritora científica y productora de medios de comunicación cuyo trabajo ha aparecido en Live Science, Scientific American y la revista How It Works.
