25 de Octubre de 2022
EVOLUCIÓN

El ADN antiguo revela que la selección natural actuó con rapidez durante la Peste Negra

El análisis genético de restos humanos de la Edad Media indica que en poco tiempo se seleccionaron variantes genéticas que conferían protección a la enfermedad.

El análisis del ADN de los huesos de personas que estaban vivas antes, durante o después de la Peste Negra medieval revela la rápida adaptación del sistema inmunitario a la infección. [PicturesHeal/iStock]

Durante la Revolución Industrial, la pigmentación de la mariposa de los abedules (Biston betularia) cambió en cuestión de décadas. La selección natural favoreció a las mariposas más oscuras, que se camuflaban mejor en las superficies cubiertas de hollín. Se trata de un ejemplo clásico de lo que los biólogos evolutivos saben desde hace tiempo: la selección natural puede actuar en poco tiempo, si se dan las condiciones adecuadas. Ahora, un estudio del ADN humano antiguo publicado en Nature ha demostrado que también nuestra especie puede adaptarse a nuevas condiciones a una velocidad notable. En concreto, durante la Peste Negra medieval la selección natural favoreció ciertos genes que conferían una mayor resistencia inmunitaria a la enfermedad, aunque ello habría tenido ciertas contrapartidas.

La peste bubónica es una enfermedad infecciosa mortal causada por la bacteria patógena Yersinia pestis, propagada por los roedores. En el siglo XIV, la enfermedad terminó con la vida de hasta la mitad de la población europea. La pandemia medieval, conocida como la Peste Negra, fue la más mortífera registrada en la historia europea moderna. Los autores del reciente estudio, encabezado por Jennifer Klunk, de la Universidad McMaster, se plantearon una pregunta sencilla: ¿fue la Peste Negra tan mortífera que desencadenó un episodio de selección natural en los genomas de los individuos infectados? En otras palabras, ¿los supervivientes eran portadores de ciertas variantes genéticas que los hacían más resistentes?

Para averiguarlo, secuenciaron el ADN de personas que vivieron en Londres o Dinamarca justo antes, durante o después de la Peste Negra. La secuenciación permitió identificar las variantes genéticas que se volvieron más frecuentes durante la pandemia. Los autores razonaron que estas variantes habrían sido más favorecidas que otras por selección natural: las personas que las portaban sobrevivían más que las que carecían de ellas, y también dejaban más descendientes que heredaban las variantes genéticas protectoras. A su vez, estos descendientes habrían estado más protegidos durante las epidemias de peste que se produjeron cada pocos años en los cuatro siglos siguientes. De hecho, estas epidemias posteriores fueron en general menos funestas que la Peste Negra.

El estrecho período de tiempo que abarcan las muestras y el gran número de muestras analizadas son los puntos fuertes de esta investigación, que han permitido datar con precisión la selección natural. Para ello, los autores se valieron de los registros históricos y la datación por radiocarbono, entre otros métodos. Aunque los biólogos evolutivos ya se habían planteado la posibilidad de que durante la Peste Negra se hubiese producido selección natural, no se podía saber sin la datación precisa de muchas muestras.

Los autores descubrieron que la selección natural favoreció un número sorprendente de variantes genéticas de los genes responsables de la defensa inmunitaria contra los patógenos. En unas pocas generaciones, entre decenas y cientos de variantes genéticas potencialmente protectoras contra la peste se hicieron más comunes. También detectaron que las cuatro variantes que se volvieron más frecuentes lo hicieron con una velocidad y una intensidad nunca antes observadas en el genoma humano. Las personas portadoras de algunas o todas estas variantes probablemente gozaban de un sistema inmunitario que respondía con eficacia frente a Y. pestis, por lo que tenían más probabilidades de sobrevivir a su infección.

A continuación, Klunk y sus colaboradores infectaron con Y. pestis cultivos de células humanas portadoras de diferentes variantes genéticas. Estos experimentos confirmaron que las variantes más seleccionadas conferían, en efecto, una defensa inmunitaria robusta: las células que presentaban dichas variantes resistían más a la infección que las células que carecían de ellas.

Cabe destacar que es muy poco probable que la selección natural actúe con tal rapidez e intensidad sobre otros rasgos humanos que no sean las defensas inmunitarias. Ningún otro conjunto de caracteres está sometido a una presión evolutiva tan fuerte. Además, la evolución del sistema inmunitario es única en el sentido de que, hasta la llegada de la vacunación sistemática de la población en el siglo pasado, los humanos tenían muy poco control sobre los patógenos. Por tanto, los resultados del nuevo estudio no pueden extrapolarse al resto del genoma humano.

Por último, hay pruebas de que la rápida selección natural asociada a la Peste Negra habría tenido un coste que todavía se está pagando hoy. Algunas de las variantes genéticas identificadas por los autores aumentan el riesgo de padecer enfermedades autoinmunitarias, como la artritis reumatoide. Puede que este mayor riesgo simplemente no importara durante la Peste Negra, y dada la urgencia, ese sacrificio habría sido inevitable.

Aunque el estudio aporta pruebas de la rápida selección de variantes del sistema inmunitario, hay que tener en cuenta algunas cuestiones. Debido a la dificultad que supone la secuenciación del ADN de muestras antiguas, los autores tuvieron que centrarse en los genes de defensa inmunitaria más importantes. Estos también intervienen en la respuesta frente a muchos otros patógenos, y aún no está claro si alguno de ellos habría contribuido a la fuerte selección natural observada. La futura secuenciación de genomas completos podría acabar de establecer si esta se produzco específicamente para adquirir protección contra Y. pestis.

En el futuro, un mayor número de estudios sobre el ADN antiguo también ayudaría a entender mejor los orígenes evolutivos de las enfermedades autoinmunitarias. Las migraciones humanas pueden influir en el riesgo de padecerlas a través del «efecto «fundador», en el que, por azar, los fundadores de una población determinada son portadores de variantes específicas asociadas a una enfermedad. Los resultados del equipo de Klunk, junto con otros de mi grupo, indican que las epidemias antiguas son una fuerza que hay que tener en cuenta en la selección natural.

David Enard/Nature News & Views

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con el permiso de Nature Research Group.

Referencia: «Evolution of immune genes is associated with the Black Death»; Jennifer Klunk et al. en Nature, 19 de octubre de 2022.

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