La artrosis, que representa una de las mayores causas de discapacidad y disminución de la calidad de vida en todo el mundo, afecta a cientos de millones de personas. Un reciente estudio, publicado esta semana en una revista especializada, sugiere una explicación mediante el uso de células híbridas humano-chimpancé y técnicas avanzadas. Según los resultados, el dolor articular podría ser un costo oculto que pagamos por rasgos que nos definen como humanos.
David Gokhman, del Instituto Weizmann de Ciencias, comenta: “A diferencia de las articulaciones de otros grandes simios, cuya estructura no ha cambiado en millones de años, las articulaciones humanas sufrieron un cambio evolutivo significativo”. En colaboración con el laboratorio de Fumitaka Inoue de la Universidad de Kioto, su equipo realizó el estudio. Gokhman señala que este cambio ha dificultado la absorción de impactos en nuestras articulaciones, exponiéndonos a enfermedades del esqueleto, como artrosis y degeneración de discos vertebrales, que son poco frecuentes en otros grandes simios, incluso en aquellos que alcanzan edad avanzada. De hecho, chimpancés que viven hasta los 60 o 70 años permanecen casi tan ágiles como los más jóvenes al trepar árboles.
Gokhman decidió investigar el esqueleto debido a su relevancia en la comprensión de la evolución humana y su importancia como fuente de información sobre la adaptación del ser humano. “Nuestro esqueleto representa lo que sobrevive de nuestros antepasados en el registro fósil”, indica. “Además, refleja características que nos diferencian de otros grandes simios, como nuestra marcha erguida, nuestros huesos delgados y nuestras largas extremidades”.
El primer reto del estudio consistió en identificar los cambios genéticos responsables de estas características. La simple comparación de los genomas humanos con los de otros grandes simios no era suficiente. El equipo logró identificar alrededor de medio millón de mutaciones que diferencian el ADN humano del de los chimpancés. Sin embargo, constataron que la mayoría de dichas mutaciones tenían escaso o nulo impacto en el funcionamiento del genoma. Por ello, se enfocaron en el pequeño porcentaje de mutaciones, aproximadamente un 3 por ciento, que realmente alteraban la actividad de los genes durante el desarrollo del esqueleto humano.
Finalmente, el equipo elaboró el primer atlas integral de las características activas del genoma que diferencian el esqueleto humano de los parientes vivos más cercanos. Este atlas detalla la función de cada mutación del genoma humano que permitió la evolución de nuestra postura erguida y otras características distintivas del esqueleto humano.
Para alcanzar este resultado, los investigadores combinaron dos técnicas avanzadas. La primera consiste en añadir pequeños códigos genéticos de identificación a miles de segmentos de ADN de forma simultánea, facilitando la identificación de aquellos que contienen mutaciones que alteran la actividad genética.
La segunda técnica involucra el uso de células madre híbridas, ya sean humano-chimpancé o humano-gorila, que permiten que el genoma humano y el de otro gran simio funcionen en la misma célula bajo condiciones equivalentes. Los científicos indujeron a estas células madre híbridas a desarrollarse en células esqueléticas y las emplearon para identificar genes relacionados con el esqueleto cuya actividad difiere entre humanos y chimpancés o gorilas.
Una de las diferencias genéticas más destacadas identificadas se relaciona con la producción de moléculas de azúcar alargadas que otorgan elasticidad al cartílago. Las células del cartílago liberan altas cantidades de estas moléculas, conocidas como glucosaminoglucanos (GAG), en el espacio circundante. Los GAG, que poseen una carga eléctrica negativa considerable, atraen agua y crean una densa red que actúa como amortiguador.
“Los GAG, junto con el agua que retienen, constituyen la mayor parte del cartílago. Las células del cartílago funcionan como pequeñas islas en un océano de GAG que llena la articulación”, aclaran los investigadores.
El estudio revela que un grupo de genes responsables de la producción de GAG presenta menor actividad en los humanos que en otros grandes simios. Adicionalmente, al analizar muestras de cartílago de ocho articulaciones de distintas especies, se comprobó que los humanos tienen aproximadamente un tercio de la cantidad de GAG en su cartílago en comparación con chimpancés, gorilas, orangutanes y bonobos.
La escasez de GAG resulta en un cartílago más fino, menos elástico y menos capaz de amortiguar las fuerzas generadas por las actividades cotidianas. Esto provoca un roce entre los huesos, creando condiciones propicias para el desarrollo de la artrosis.
La mayor cantidad de GAG en otros grandes simios explica por qué ellos presentan poca predisposición a desarrollar artrosis ni otros trastornos articulares y exhiben escasos signos de enfermedad esquelética, salvo que hayan sufrido daños graves en su cartílago.
Los humanos, en contraposición, nacen con menor cantidad de cartílago, que además es menos efectivo en la absorción de impactos. Dado que este tejido prácticamente no puede regenerarse, el desgaste acumulado a lo largo de los años incrementa significativamente el riesgo de enfermedades articulares en la etapa posterior de la vida.
Gokhman sostiene: “La reducción en la producción de GAG es el cambio genético más relevante que ha experimentado nuestro esqueleto a lo largo de la evolución”, y agrega que “creemos haber hallado una base evolutiva que explica nuestra vulnerabilidad a la artrosis”.
Aunque es conocido que las personas con enfermedades degenerativas del esqueleto presentan niveles reducidos de GAG en sus articulaciones, al identificar la disminución de estos como el principal cambio evolutivo que predispone a los humanos a estas enfermedades, el estudio podría abrir nuevas vías para explorar la artrosis.
Asimismo, reconocer los mecanismos genéticos detrás del adelgazamiento del cartílago podría ser fundamental para identificar a personas en riesgo y facilitar el desarrollo de estrategias preventivas y tratamientos más efectivos.
Sin embargo, surge una inquietud: si un cartílago más delgado representa un problema, ¿por qué la evolución lo ha conservado?
Una posible justificación puede relacionarse con el cerebro. Si bien los GAG son conocidos principalmente por su función en el cartílago, también son abundantes en el cerebro y en el sistema nervioso, donde ayudan a estabilizar las conexiones neuronales. Un alto nivel de GAG contribuye a mantener circuitos neuronales más estables, limitando la capacidad del cerebro para reorganizarse.
Con niveles más bajos de GAG, el cerebro humano habría logrado mantener una extraordinaria capacidad de adaptación durante más tiempo que otros grandes simios, otorgando a los seres humanos un mayor tiempo para aprender, adaptarse y desarrollar habilidades cada vez más complejas.
Otra posibilidad se relaciona con el propio esqueleto. En comparación con otros grandes simios, los seres humanos poseen huesos más livianos y delgados. La reducción de GAG podría haber contribuido a la formación de este esqueleto más ligero. Esta idea se alinea con una de las principales teorías sobre la evolución humana: que nuestros cuerpos se adaptaron para correr largas distancias. Aunque somos relativamente débiles y no alcanzamos velocidades rápidas como muchos mamíferos, tenemos la capacidad de movernos durante horas. Esta adaptación podría haber facilitado a los primeros humanos la persecución de presas a lo largo de grandes distancias, logrando que los animales se sobrecalentaran y colapsaran.
Ambas hipótesis permanecen como tales, pero cada una establece un vínculo plausible entre un cartílago más fino y las características que nos distinguen de otros grandes simios.
Es difícil determinar si esta compensación evolutiva valió la pena. Desde la perspectiva evolutiva, padecer dolor en las rodillas a los 70 años podría considerarse un precio relativamente bajo a cambio de ventajas que incrementan las probabilidades de supervivencia a los 20 años. Esto se debe a que la evolución tiende a premiar rasgos que mejoran el éxito reproductivo, a pesar de que estos puedan acarrear costos a largo plazo.
Millones de años después de que estas características se consolidaran, los humanos han evolucionado hasta convertirse en una especie capaz de estudiar su propia evolución mediante sofisticadas herramientas. Sin embargo, seguimos con rodillas notoriamente deterioradas.
