En cualquier otro contexto, consumir agua con una concentración de arsénico muy por encima de los niveles recomendados por la Organización Mundial de la Salud (OMS) representaría un grave riesgo para la salud. Pero en San Antonio de los Cobres, en el altiplano del noroeste argentino, a más de 3.700 metros de altitud, esa ha sido durante siglos –y probablemente milenios– una condición cotidiana de vida.
Antes de que se instalara un sistema de filtración en 2012, el agua de la localidad contenía alrededor de 200 microgramos de arsénico por litro. El límite recomendado por la OMS es de apenas 10. Y, aun así, se trata de una zona ocupada por seres humanos desde hace al menos 7.000 años, quizá incluso 11.000. La pregunta inevitable es: ¿cómo es posible?
El arsénico no es precisamente un veneno menor. La exposición crónica se asocia con cáncer, lesiones cutáneas, malformaciones congénitas y muerte prematura. Cuando entra en el organismo, las enzimas del cuerpo lo transforman a través de varias formas químicas.
Pero no todas tienen el mismo efecto. El compuesto monometilado, o MMA, resulta particularmente tóxico, mientras que el dimetilado, conocido como DMA, se presta mejor a su eliminación urinaria. El problema es que, en la mayoría de las personas, el metabolismo del arsénico genera proporciones relativamente altas de ese compuesto intermedio más dañino antes de transformarlo en la forma que el organismo puede excretar con mayor facilidad.
San Antonio de los Cobres, en el altiplano argentino, es una de las comunidades que durante siglos convivió con niveles de arsénico en el agua muy por encima de los límites considerados seguros.
Un gen clave en la resistencia al arsénico
A mediados de los noventa, un estudio identificó en esta población femenina un procesamiento inusual del arsénico: el organismo acumulaba menos del derivado más tóxico y avanzaba con mayor eficacia hacia la forma eliminable por la orina. En otras palabras, su metabolismo del arsénico era inusualmente eficiente.
Durante años, el fenómeno quedó como una curiosidad bioquímica. Pero en 2015, un equipo liderado por las biólogas evolutivas Carina Schlebusch y Lucie Gattepaille, de la Universidad de Uppsala, publicó en Molecular Biology and Evolution una posible explicación genética.
Para investigarlo, los científicos analizaron el ADN de 124 mujeres de San Antonio de los Cobres y compararon sus datos con los de poblaciones de Perú y Colombia. Lo que encontraron fue revelador.
Los científicos centraron una parte clave de la explicación en torno a AS3MT, un gen esencial en el metabolismo del arsénico. En su entorno detectaron variantes cuya presencia se relacionaba con un procesamiento biológico más eficiente del metaloide. Esas variantes aparecían con mucha mayor frecuencia en los habitantes de San Antonio de los Cobres que en poblaciones genéticamente similares de Perú y Colombia, regiones donde los niveles ambientales de arsénico son mucho menores, según el estudio.
El análisis reveló además señales claras de lo que los genetistas llaman un “barrido selectivo”, la huella que deja la selección natural cuando favorece rápidamente un rasgo en una población. En términos simples, este patrón sugiere que las variantes protectoras del gen AS3MT pudieron conferir una ventaja en entornos con altos niveles de arsénico. Con el paso de las generaciones, esa ventaja habría favorecido que dichas variantes se volvieran cada vez más frecuentes en la población.
“La adaptación para tolerar el arsénico como factor de estrés ambiental probablemente ha impulsado un aumento en la frecuencia de variantes protectoras de AS3MT”, escribió el equipo en su estudio, que calificó el hallazgo como “la primera evidencia de adaptación humana a una sustancia química tóxica”.
Vista de San Antonio de los Cobres, en la provincia de Salta, enclavada en el altiplano andino argentino a más de 3.700 metros de altitud.
¿Se trata de un caso aislado? Los datos sugieren que no. Un estudio posterior publicado en Chemosphere en 2022 examinó poblaciones indígenas de los Andes bolivianos –grupos aimara-quechua y uru– y encontró señales igualmente fuertes de selección positiva cerca del mismo gen. De hecho, los bolivianos presentaban la mayor frecuencia registrada hasta la fecha de alelos asociados a un metabolismo eficiente del arsénico, y la señal de selección se situaba entre el 0,5 % más intenso de todo el genoma.
Todo ello apunta a que la adaptación al arsénico no es un fenómeno local ni puntual, sino un proceso evolutivo que podría haber ocurrido en paralelo en distintas comunidades andinas expuestas durante generaciones al mismo veneno natural. Cuando la presión ambiental persiste durante siglos, la evolución puede favorecer adaptaciones similares en poblaciones expuestas a presiones ambientales comparables.
Más allá del ADN: la epigenética entra en escena
La evolución humana, sin embargo, no siempre implica cambios directos en el ADN. Además de las mutaciones heredables, existen mecanismos epigenéticos que modifican la forma en que los genes se activan o se silencian en respuesta al entorno. Estas alteraciones no cambian la secuencia genética y pueden ser más flexibles, ya que no siempre se transmiten de forma estable entre generaciones.
Mientras los genetistas buscaban respuestas en el código del genoma, otros han mirado precisamente en esta dirección. Por ejemplo, más recientemente, investigadores de la Universidad de Emory se preguntaron si la adaptación andina a la altitud –un enigma en sí mismo, ya que los pueblos andinos no poseen el mismo “gen de la altitud” identificado en los tibetanos– podría estar escrita no tanto en el ADN, sino en la forma en que este se expresa.
Para explorarlo, examinaron las marcas epigenéticas distribuidas a lo largo del ADN en 39 participantes de dos entornos muy diferentes: los Andes ecuatorianos, representados por los kichwa, y la cuenca amazónica, representada por los ashaninka.
Una mujer indígena en las laderas del volcán Chimborazo, en los Andes ecuatorianos, una de las regiones donde los investigadores estudiaron las marcas epigenéticas de la adaptación a la altitud.
El estudio, publicado en la revista Environmental Epigenetics, detectó cambios epigenéticos en genes relacionados con el funcionamiento del sistema vascular y del músculo cardíaco, además de señales en la vía PI3K/AKT, un circuito biológico implicado en procesos como el crecimiento muscular y la formación de nuevos vasos sanguíneos.
Según los investigadores, estas diferencias epigenéticas podrían ayudar a explicar algunos rasgos fisiológicos característicos de las poblaciones andinas de gran altitud, como el engrosamiento de las paredes arteriales y el aumento de la viscosidad sanguínea. Ambos podrían estar relacionados con la adaptación fisiológica a la hipoxia –la escasez de oxígeno propia de la altura–, aunque también se han asociado con un mayor riesgo de hipertensión pulmonar.
“Los hallazgos son particularmente interesantes porque no estamos viendo estas señales fuertes en el genoma, pero cuando observamos el metiloma sí aparecen estos cambios”, explica John Lindo, profesor de antropología en Emory y autor principal del estudio, en un comunicado de la institución.
Más allá del caso concreto, los cambios epigenéticos pueden constituir una respuesta más flexible al entorno y no siempre se transmiten de forma estable entre generaciones. Que estas modificaciones aparezcan en poblaciones cuya presencia en las tierras altas andinas se remonta a casi 10.000 años plantea una pregunta importante: hasta qué punto la epigenética desempeña un papel constante en la adaptación humana a ambientes extremos.
El modelo tibetano: otra solución evolutiva a la hipoxia
Para entender mejor cómo los seres humanos se adaptan a la vida a grandes altitudes, conviene mirar otro laboratorio natural de la evolución: la meseta tibetana. Allí, la evolución habría tomado un camino distinto.
Recientemente escribimos en DW sobre un estudio publicado en PNAS, liderado por la antropóloga Cynthia Beall de la Universidad Case Western Reserve, analizó a 417 mujeres tibetanas de entre 46 y 86 años que vivían a altitudes de entre 3.000 y 4.000 metros en el Alto Mustang, Nepal. El objetivo era identificar qué características fisiológicas se asociaban con mayor éxito reproductivo, uno de los indicadores más directos de adaptación evolutiva.
El resultado no fue el que muchos habían esperado. Las mujeres con más hijos –algunas llegaron a tener 14– no presentaban niveles excepcionalmente altos de hemoglobina. Por el contrario, mantenían niveles cercanos al promedio, pero con una mayor saturación de oxígeno en la sangre.
Una mujer en Kagbeni, en la región del Mustang nepalés, zona donde un estudio analizó la adaptación fisiológica de mujeres tibetanas a la vida en alta altitud.
Esa combinación se asocia con una mayor eficiencia en el transporte de oxígeno sin espesar la sangre, evitando así la sobrecarga del corazón. Además, las mujeres más fecundas mostraban mayor flujo sanguíneo hacia los pulmones y ventrículos cardíacos más anchos, rasgos que mejoran la eficiencia del sistema circulatorio en condiciones de hipoxia.
Parte de esta adaptación tiene un origen inesperado. Una variante del gen EPAS1, que regula la concentración de hemoglobina y es característica de las poblaciones tibetanas, parece haber sido heredada de los denisovanos, una especie humana extinta que vivió en Siberia hace unos 50.000 años. Sus descendientes la habrían extendido al migrar hacia la meseta tibetana.
“La adaptación a la hipoxia a gran altitud es fascinante porque el estrés es grave, lo experimentan todos por igual a una altitud determinada y es cuantificable”, explicó Beall en Science Alert. “Es un bello ejemplo de cómo y por qué nuestra especie presenta tanta variación biológica”.
Tomados en conjunto, estos estudios dibujan un panorama que desafía la idea de que la evolución humana es un proceso ya cerrado. Más bien sugieren lo contrario: nuestra especie sigue adaptándose a los entornos en los que vive. En los Andes, poblaciones expuestas durante miles de años a toxinas naturales y escasez de oxígeno han desarrollado respuestas genéticas, epigenéticas y fisiológicas distintas. En el Tíbet, frente al mismo desafío de la hipoxia, la evolución ha seguido una vía genética diferente. La biología humana, al parecer, sigue negociando con su entorno. (few/chp)
FUENTE: DW
