La enigmática morfología facial de nuestros primos neandertales, caracterizada por una mandíbula robusta y prominente, encuentra parte de su explicación en las zonas más desconocidas de nuestro patrimonio genético. Un equipo de la Universidad de Edimburgo ha esclarecido el papel determinante de una ínfima porción de ADN, carente de genes, en el desarrollo de esta particularidad anatómica.
Sus trabajos sugieren que variaciones sutiles en esta región reguladora pudieron influir en la expresión de genes clave durante la formación del rostro. Este avance científico se basa en el análisis comparativo de los genomas humano y neandertal, separados por solo un 0,3 % de divergencia.
Un cráneo de neandertal y un cráneo humano expuestos en el Museo Nacional de Escocia.
Crédito: Hannah Long Los investigadores se interesaron particularmente por una secuencia reguladora (un "amplificador") del gen SOX9, un actor principal del desarrollo craneofacial. Su investigación reveló que alteraciones mayores en esta zona están asociadas, en el humano moderno, a una patología específica que afecta el crecimiento de la mandíbula. Esta observación constituyó el punto de partida para explorar la hipótesis de que modificaciones más discretas pudieron modelar, de manera más atenuada, la fisonomía del Hombre de Neandertal.
El papel inesperado del ADN no codificante
Considerada durante mucho tiempo como superflua, la parte no codificante del genoma, que representa aproximadamente el 98 % de nuestro ADN, es hoy percibida como un director de orquesta de la actividad genética. Alberga secuencias reguladoras que actúan como interruptores moleculares. Su función es modular la expresión de los genes, determinando el momento, el lugar y la intensidad de su activación sin producir proteínas ellas mismas. El descubrimiento de su implicación en la morfogénesis facial marca un punto de inflexión en nuestra comprensión de la evolución.
El estudio publicado en
Development se centró en un amplificador preciso, identificado bajo el código EC1.45, conocido por regular el gen SOX9. Los investigadores compararon la secuencia de este amplificador entre el Hombre moderno y el neandertal. Su análisis puso de manifiesto tres diferencias nucleotídicas puntuales, es decir, tres "letras" distintas en una secuencia de tres mil millones.
Para verificar esta hipótesis, los científicos recurrieron a un modelo animal, el pez cebra. Introdujeron en embriones las versiones humana y neandertal del amplificador EC1.45, cada una acoplada a un gen reportero fluorescente de color diferente. Este enfoque ingenioso permitió visualizar en directo la actividad de las dos secuencias durante el desarrollo embrionario. Los resultados fueron inequívocos: aunque activa en las mismas poblaciones celulares, la versión neandertal presentaba una actividad netamente superior a su contraparte humana.
Del gen a la morfología del rostro
La observación más significativa localizó esta actividad aumentada dentro de un grupo celular muy específico: las células progenitoras derivadas de la cresta neural. Estas células, fundamentales en los vertebrados, están en el origen de las estructuras esqueléticas de la cara, incluyendo los huesos de la mandíbula. Una activación más fuerte del amplificador neandertal en estas células muestra una estimulación más importante del gen SOX9, que a su vez podría promover un crecimiento más robusto del cartílago y del hueso mandibular durante las etapas clave de la formación facial.
Para confirmar el vínculo causal entre la actividad de SOX9 y el tamaño de la mandíbula, el equipo llevó a cabo un experimento complementario. Al proporcionar a los embriones de pez cebra una dosis suplementaria de la proteína SOX9, observaron una expansión notable de la zona que contiene las células en el origen de la mandíbula. Esta manipulación, que imita el efecto del amplificador neandertal más activo, generó directamente un ensanchamiento de las estructuras mandibulares en formación, corroborando la hipótesis de un efecto morfológico.
Estos descubrimientos ilustran con elegancia cómo modificaciones ínfimas en regiones reguladoras del ADN pueden tener consecuencias anatómicas perceptibles a escala evolutiva. La mandíbula prominente del neandertal no sería así el fruto de mutaciones brutales en genes estructurales, sino más bien el resultado de un ajuste fino de la intensidad de un gen del desarrollo. Este mecanismo de variación ofrece un modelo para comprender la diversidad facial dentro de nuestra propia especie y las bases genéticas de ciertas malformaciones congénitas.
Para ir más allá: ¿Qué es el genoma no codificante?
El genoma no codificante designa la vasta mayoría de nuestro ADN que no contiene las instrucciones directas para fabricar proteínas. Antaño se le calificaba de ADN "basura". Las investigaciones recientes han establecido su papel en la regulación de los genes. Actúa como un panel de control, determinando qué genes se activan, en qué momento y en qué células.
Incluye secuencias reguladoras como los promotores y los amplificadores. Estas regiones sirven como sitios de unión para proteínas especializadas que orquestan la lectura de la información genética. Sus variaciones, incluso mínimas, pueden modificar la anatomía sin necesariamente provocar enfermedades, contribuyendo así a la diversidad natural de las poblaciones.
Al contrario de los genes codificantes cuyas mutaciones son a menudo deletéreas, los cambios en el no codificante permiten una evolución más gradual y matizada de los rasgos físicos. El estudio de los genomas antiguos revela cómo estos ajustes modelaron la evolución humana. Representan un campo de investigación para la genética médica y evolutiva.
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Development