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Desde sus orígenes en el continente negro, los seres humanos se diseminaron por todo el mundo. Pero no lo hicieron solos; algunas fieles compañeras también viajaron con ellos.

Redactado por Heber Rizzo Baladán
Montevideo, Marzo 18, 2007

Hace unos 60 000 años, los seres humanos modernos abandonaron África para poblar el planeta. En sus manos y sobre sus espaldas cargaban sus hijos y sus pocas pertenencias, y en sus estómagos llevaban una bacteria que es la causante de la gastritis que hoy en día afecta a mucha gente.

Juntos, los humanos y las bacterias se diseminaron por toda la Tierra. Esta es, al menos, la conclusión a la que llegó un equipo internacional de científicos liderados por Marck Achtman del Instituto Max Planck de Biología Infecciosa en Berlín, Alemania, Francois Balloux de la Universidad de Cambridge y Sebastian Suerbaum de la Universidad Médica de Hanover. Los científicos descubrieron que tal como sucedió con los humanos, se desarrollaron diferencias en la constitución genética de las poblaciones bacterianas, lo que ofreció a los investigadores nuevos conocimientos sobre el recorrido tomado por nuestros antepasados (y sus bacterias) mientras se desplazaban por el mundo.

Una célula de H. pylori, una bacteria patógena del estómago humano. Puede verse claramente la forma curvada de la célula y su manojo de flagelos que le permiten moverse a través del mucus que cubre las células del estómago. © Dr. Charles Penn, University of Birmingham (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Se cree que muchas enfermedades infecciosas surgieron conjuntamente con el desarrollo de la agricultura y de la vida urbana. Pero si además otras relaciones patógenas con los humanos fueran bastante más antiguas, no resultaría sorprendente descubrir asociaciones evolutivas más profundas entre nosotros y nuestros invasores microbianos y virales.

La Helicobacter pylori es una bacteria Gram-negativa asociada con la gastritis, la úlcera péptica y el cáncer gástrico que infecta a más de la mitad de la raza humana, y su historia evolutiva podría ser un ejemplo de co-evolución entre una bacteria y su único huésped conocido.

El genoma de H. pylori es relativamente pequeño. La variación entre grupos aislados de esta bacteria en diferentes personas, o incluso en una misma persona, es bastante grande, llevando a firmas únicas casi para cada grupo aislado que se ha registrado. Sin embargo, los genes codificadores no son muy diversos, y la variación ocurre mayoritariamente en la tercera posición base dentro de los codones, haciendo que las secuencias codificadas de aminoácidos sean bastante similares, lo que resulta interesante para la búsqueda de vacunas, ya que una sola de ellas podría ser efectiva contra muchas cepas de bacterias. Pero más interesante aún es el hecho de que H. pylori muestra una tasa extremadamente alta de recombinación, más alta que la de cualquier otro organismo caracterizado hasta la fecha.

Normalmente, esto último haría que su historia evolutiva fuera difícil de deducir, ya que la información sobre el origen de cada mutación se perdería al diseminarse por una población. Pero en el caso de H. pylori, su forma de transmisión hace, de hecho, que las inferencias evolutivas sean más fáciles. Los estudios sugieren que esta bacteria se transmite dentro de las familias, generalmente de madre a hijo, lo que de alguna manera recuerda a la transmisión materna del ADN mitocondrial.

Como el ADN mitocondrial se transmite únicamente de madre a hijo y no se recombina, ha probado ser un sistema genético ideal para inferir la historia evolutiva humana. Si, de hecho, H. pylori se transmite predominantemente por vía materna, generalmente las personas no serán infectadas por nuevas cepas a lo largo de su vida. Esto, junto a una alta tasa de recombinación, haría que las mutaciones que se acumulan en la población de la bacteria dentro del estómago de un individuo fueran relativamente homogéneas. A su vez, esto resultaría en un “enjambre” de cepas que están relacionadas muy estrechamente unas con otras y que contendría muchas de las mutaciones ocurridas en las bacterias individuales. Por lo tanto, los enjambres que se encontraran en diferentes personas serían más diferentes entre sí de lo que serían si hubiera una recombinación menor.

A los efectos de caracterizar las poblaciones individuales, los científicos utilizaron el principio de aislamiento por distancia, es decir, que la distancia genética entre dos poblaciones presenta una correlación lineal con la extensión de los caminos migratorios tomados desde el momento de la separación. “Es bastante lógico”, explica Achtman, “porque en el tiempo que transcurre desde que una población abandona su punto de origen, el número de mutaciones sigue aumentando constantemente”.

Los caminos migratorios del H. sapiens mientras colonizaba la Tierra. La abreviación “kyears” significa “miles de años”.© Max Planck Institute for Infection Biology (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Ahora bien, mientras nuestros antepasados se diseminaban por el mundo, las poblaciones humanas pasaron repetidamente por lo que los científicos llaman “cuellos de botella genéticos”: cuando una población disminuye, también disminuye el “pool” genético. Estas pérdidas de diversidad genética perduran, aún cuando las poblaciones comiencen nuevamente a aumentar. Como las poblaciones del Homo sapiens tuvieron que pasar por varios de estos cuellos de botella mientras recorrían el mundo, de modo que su diversidad genética fue declinando a medida que se alejaban de su morada original en el este de África.

Ahora, los investigadores han descubierto signos similares de migración de poblaciones en la constitución genética de H. pylori. Sin embargo, la diversidad genética de las bacterias es mayor que la de los humanos.

Esto facilitó el camino para que los científicos utilizaran los datos de esta bacteria para deducir los movimientos migratorios de los humanos modernos. “El paralelismo entre la diseminación del H. sapiens y de la H. pylori es realmente asombroso”, dice Achtman. “Esta bacteria podría ayudarnos a obtener más información sobre algunos aspectos de la historia humana que todavía están en discusión”.

El análisis del ADN humano ha demostrado que a lo largo de las principales rutas terrestres que salieron de África las poblaciones de H. sapiens se han aislado genéticamente: cuanto más lejos del este africano se encuentra una población, más difiere genéticamente de otras poblaciones humanas. Otras investigaciones han encontrado diferencias graduales en poblaciones europeas, presumiblemente como resultado de la migración de los granjeros neolíticos hacia el norte.

Pues bien, el equipo que investigó la H. pylori encontró en sus resultados patrones de distribución genética casi exactamente iguales. Los científicos combinaron sus análisis genéticos con simulaciones de computadora que confeccionaron un modelo de la diseminación de la bacteria por todo el globo. Este demostró que había migrado desde África casi al mismo tiempo que los humanos primitivos, hace aproximadamente unos 60 000 años.

Según dijo Balloux, “los seres humanos y la bacteria causante de las úlceras han estado estrechamente relacionados a lo largo de los últimos 60 000 años. Nuestra investigación no solamente muestra la probabilidad de que por decenas de miles de años nuestros ancestros hayan estado sufriendo los efectos de esta bacteria, sino que también abre nuevas posibilidades para la comprensión de la migración humana primitiva. La demostración de que la H. pylori salió de África casi al mismo tiempo que los primeros H. sapiens hace que sea más facil el examen de algunas de las cuestiones controvertidas sobre la migración humana. Por ejemplo, podríamos utilizar nuestros conocimientos sobre la diseminación de la bacteria para estimar las pobremente comprendidas variaciones de las poblaciones humanas en Europa, África y Asia”.

Los linajes humanos maternos El ADN mitocondrial pasa de madre a hijo y no está sujeto al entremezclado generacional de genes. Las mutaciones que surgen están correlacionadas con los diferentes continentes y forman linajes. Aquí vemos a cada continente y sus hijas de la Eva mitocondrial. Las fechas de las ramificaciones son aproximadas. Los números de la columna izquierda indican miles de años.© New York Times Library (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Por ejemplo, después de abandonar el este africano, la población de H. pylori se diseminó por localidades limitadas en África del sur, en África del noreste, en la India y en el Asia oriental. En el caso de genes de bacterias aisladas en Europa, éstos revelan influencias de Asia Central, una indicación de que los humanos llegaron a Europa desde el Asia.

También se han propuesto otros organismos patógenos para seguir las historias evolutivas de sus huéspedes. Uno de los ejemplos más interesantes, aunque sin un huésped humano, es el de los áfidos, una bacteria que se encuentra en ellos, y dos plásmidos asociados con la bacteria. Funk et al. han descubierto que las filogenias intra-específicas inferidas de los cuatro genomas eran totalmente congruentes.

Regresando a los seres humanos, el poliomavirus JC (JCV) puede ser dividido en genotipos que corresponden a las grandes masas continentales. Como en el caso de H. pylori, se encuentra muy difundido entre los humanos como resultado de la transmisión familiar. Se ha definido un total de 12 sub-tipos conocidos, con distribuciones europeas, africanas y asiáticas. Aunque en este caso las inferencias directas del origen africano del JCV son problemáticas por la falta de un grupo apropiado que sirva de raíz filogenética, cuando se asume un origen africano se puede hipotetizar una historia evolutiva razonable.


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Fuentes utilizadas

-- Science in Africa

-- Eureka alert

-- Genome biology