Muchos europeos son portadores de mutaciones genéticas que protegieron a sus ancestros de la peste bubónica, según científicos reportado el miércoles en la revista Nature.
Cuando la Peste Negra golpeó a Europa en 1348, la infección bacteriana mató a grandes franjas de personas en todo el continente, impulsando el pulso más fuerte de selección natural hasta ahora medido en humanos, encontró el nuevo estudio.
Resulta que ciertas variantes genéticas hicieron que las personas tuvieran muchas más probabilidades de sobrevivir a la plaga. Pero esta protección tuvo un precio: las personas que heredan las mutaciones resistentes a la plaga corren un mayor riesgo de sufrir trastornos inmunológicos como la enfermedad de Crohn.
“Estos son los efectos secundarios desafortunados de la selección a largo plazo para la protección”, dijo Hendrik Poinar, genetista de la Universidad McMaster en Canadá y autor del nuevo estudio.
La peste bubónica es causada por Yersinia pestis, una especie de bacteria propagada por las pulgas. Aunque la peste ha estado infectando a la gente durante miles de años, golpeó a la Europa medieval con una ferocidad intensa que llevó a los científicos a preguntarse si la Peste Negra había cambiado la estructura genética de Europa.
“Esperaríamos ver un cambio importante”, dijo el Dr. Poinar.
La idea tiene un sentido evolutivo básico: cuando muchos organismos mueren, los sobrevivientes transmitirán mutaciones que los protegieron de la muerte. Durante la Revolución Industrial, por ejemplo, las polillas moteadas cambiaron de un color moteado claro a oscuro. Ese cambio fue impulsado por el humo del carbón que ennegrecía los árboles donde descansaban las polillas. Las polillas oscuras pudieron esconderse mejor de las aves y sobrevivieron para transmitir sus genes.
Cuando golpeó la Peste Negra, no había biólogos evolutivos para documentar su impacto. En la década de 1990, algunos científicos buscaron pistas estudiando el ADN de los europeos vivos. Una mutación en un gen, llamada CCR5, está presente en el 10 por ciento de los europeos, pero es rara entre otras personas. En 1998, los investigadores propuesto que el gen podría haber ofrecido protección durante la Peste Negra.
Pero investigaciones posteriores demostraron que era imposible descartar que la mutación CCR5 se propagara en respuesta a otra enfermedad en otro momento de la historia. “Es algo de lo que mucha gente habla pero es muy difícil de demostrar”, dijo Luis Barreiro, genetista de poblaciones de la Universidad de Chicago y autor del nuevo estudio.
En lugar de estudiar a personas vivas, el Dr. Barreiro, el Dr. Poinar y sus colegas examinaron el ADN de personas que vivieron hace siglos, extrayendo material genético de restos humanos enterrados en tres cementerios de Londres. Encontraron fragmentos de ADN en 318 esqueletos que habían vivido entre 1000 y 1500. Los restos incluían 42 víctimas de la Peste Negra.
Al comparar los huesos antes y después de la plaga, los científicos encontraron una diferencia sorprendente en el ADN: cientos de mutaciones en los genes involucrados en la inmunidad se volvieron más comunes después de la epidemia.
Este cambio no era prueba por sí mismo de que las mutaciones confirieran alguna ventaja evolutiva. Los biólogos saben desde hace tiempo que las mutaciones pueden volverse más comunes en una población gracias a los caprichos de la historia, un proceso llamado deriva genética.
Puede ser un desafío determinar si una mutación común se produjo debido a la deriva genética o la selección natural. Una forma de notar la diferencia es la velocidad: en condiciones extremas, la selección natural puede hacer que una mutación se propague mucho más rápido que la deriva genética.
Para comparar la selección natural y la deriva genética, el Dr. Berreiro y sus colegas volvieron a analizar el ADN de los londinenses. Aprovecharon el hecho de que grandes extensiones de nuestro ADN no contienen genes que funcionen. Es poco probable que las mutaciones que atacan esos tramos causen algún daño. También es poco probable que aporten algún beneficio. Solo se propagan gracias a la deriva genética.
El Dr. Barreiro y sus colegas descubrieron que algunas de estas mutaciones neutrales se volvieron más comunes después de la Peste Negra. Pero 35 de las mutaciones en los genes inmunes se propagaron mucho más rápido que los neutrales, tan rápido que solo la selección natural podría explicar su éxito.
Para otra prueba, los científicos repitieron su experimento, esta vez en Dinamarca.
Encontraron ADN en los esqueletos de 198 daneses que vivieron entre 850 y 1800. Las mutaciones en los genes inmunes también se propagaron rápidamente en Dinamarca después de la Peste Negra, encontraron. Cuando los científicos alinearon las mutaciones de las muestras de Londres y Dinamarca, encontraron cuatro que se habían propagado en ambas poblaciones. Estas cuatro mutaciones se extendieron tan rápidamente en Londres y Dinamarca que debieron proporcionar una protección impresionante contra la peste.
Los investigadores descubrieron que portar dos versiones protectoras de un gen llamado ERAP2, por ejemplo, hacía que las personas tuvieran un 40 por ciento más de probabilidades de sobrevivir a la Peste Negra, la ventaja evolutiva más grande jamás encontrada en humanos, dijo el Dr. Barreiro.
“Es realmente impactante”, dijo David Enard, biólogo evolutivo de la Universidad de Arizona que no participó en el nuevo estudio.
El Dr. Enard dijo que el estudio fue particularmente convincente gracias a la forma en que los científicos descartaron la deriva genética. “Lo que realmente le da a este estudio su poder tiene que ver con todo este enfoque de diseñar comparaciones cuidadosas”, dijo.
ERAP2 produce una proteína que está involucrada en la respuesta inmune a las bacterias y virus invasores. Cuando una célula inmune traga un patógeno, presenta proteínas del invasor en su superficie. Sirven como una alarma para el resto del sistema inmunológico. El trabajo de ERAP2 es cortar fragmentos de las proteínas extrañas para prepararlas para su visualización.
Miles de millones de personas tienen una versión del gen ERAP2 con una mutación que hace imposible que las células produzcan su proteína. Pero las personas con esta versión del gen no sufren mayores daños. Lo más probable es que los humanos tengan muchos otros genes que ayudan a presentar proteínas extrañas al sistema inmunitario.
Durante la Peste Negra, el Dr. Barreiro y sus colegas descubrieron que la selección natural favorecía la versión funcional de ERAP2. Para comprender mejor por qué, mezclaron la bacteria Yersinia con células inmunitarias de personas con ambas versiones del gen.
Los investigadores encontraron que dos copias funcionales de ERAP2 permitieron que las células inmunitarias eliminaran las bacterias. Sin él, las células hicieron un trabajo significativamente peor.
Pero esa versión del gen también aumenta la riesgo de la enfermedad de Crohn, un trastorno en el que el sistema inmunitario ataca a las bacterias beneficiosas del intestino y provoca una inflamación dañina. El Dr. Berreiro dijo que era posible que ERAP2 pudiera ser demasiado bueno en su trabajo, haciendo sonar la alarma contra amigos y enemigos por igual. Las otras mutaciones que él y sus colegas identificaron a partir del ADN antiguo también se han relacionado con trastornos inmunológicos.
El Dr. Berreiro y sus colegas continúan estudiando los genes que la evolución favoreció durante la Peste Negra, no solo para comprender ese capítulo de la historia, sino también para comprender los genes mismos. El hecho de que se sometieran a una selección natural tan fuerte probablemente signifique que son importantes en la lucha contra las enfermedades, y quizás no solo contra la peste.
“Fue importante en el pasado y lo más probable es que lo sea hoy”, dijo el Dr. Berreiro.