¿Por qué los humanos no tenemos cola? Científicos encuentran respuestas en un lugar inesperado de la genética

(CNN) – Los humanos tenemos muchas cualidades maravillosas, pero carecemos de una característica común entre la mayoría de los animales con columna vertebral: una cola. La razón exacta ha sido algo así como un misterio.

La cola sirve para mantener el equilibrio, propulsarse, comunicarse y defenderse de la picadura de insectos, por ejemplo.

Sin embargo, tanto nosotros, los humanos, como nuestros parientes primates más cercanos -los grandes simios- nos despedimos de las colas hace unos 25 millones de años, cuando el grupo se separó de los monos del Viejo Mundo.

Esta pérdida se ha asociado durante mucho tiempo a nuestra transición al bipedismo, pero poco se sabía sobre los factores genéticos que provocaron la ausencia de cola en los primates.

Ahora, los científicos han descubierto que la pérdida de la cola se debe a una breve secuencia de código genético que abunda en nuestro genoma, pero que durante décadas se había considerado ADN basura, como algo que aparentemente no carecía de función biológica.

Identificaron el fragmento, conocido como elemento Alu, en el código regulador de un gen asociado a la longitud de la cola llamado TBXT.

Alu también forma parte de una clase conocida como genes saltarines, que son secuencias genéticas capaces de cambiar su ubicación en el genoma y desencadenar o deshacer mutaciones.

En algún momento de nuestro pasado remoto, el elemento Alu AluY saltó al gen TBXT en el ancestro de los hominoideos (grandes simios y humanos).

Cuando los científicos compararon el ADN de seis especies de hominoideos y 15 primates no hominoideos, encontraron AluY sólo en los genomas de los hominoideos, según informaron a fines de febrero pasado en la revista Nature.

Y en experimentos con ratones modificados genéticamente -en un proceso que duró unos cuatro años-, la modificación de las inserciones de Alu en los genes TBXT de los roedores dio lugar a colas de longitud variable.

Antes de este estudio, “había muchas hipótesis sobre por qué los hominoideos evolucionaron sin cola“, y la más común de ellas relacionaba la ausencia de cola con la postura erguida y la evolución de la marcha bípeda, explica el autor principal del estudio, Bo Xia, investigador del Observatorio de Regulación Genética e investigador principal del Instituto Broad del MIT y la Universidad de Harvard.

Pero en cuanto a identificar con precisión cómo los humanos y los grandes simios perdieron la cola, “no había (previamente) nada descubierto ni planteado como hipótesis”, dijo Xia a CNN en un correo electrónico. “Nuestro descubrimiento llega como la primera vez que se propone un mecanismo genético”, añadió.

Y dado a que las colas son una extensión de la columna vertebral, los hallazgos también podrían tener implicaciones para comprender las malformaciones del tubo neural que pueden producirse durante el desarrollo fetal humano, según el estudio.

En el estudio, los ratones modificados genéticamente presentan colas de distintas longitudes: desde sin cola hasta colas largas. (Las puntas de flecha destacan las diferencias en los fenotipos de cola. “cv” es “vértebras caudales”; “sv” es “vértebras sacras”; “WT” es “tipo salvaje”). Itai Yanai/Vía CNN Newsroom

Uno entre un millón

Un momento decisivo para los investigadores se produjo cuando Xia revisaba la región TBXT del genoma en una base de datos en línea muy utilizada por los biólogos del desarrollo, según Itai Yanai, coautor del estudio y profesor del Instituto de Genética de Sistemas y Bioquímica y Farmacología Molecular de la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York.

“Debe haber sido algo que otros miles de genetistas miraron“, dijo Yanai a CNN. “Es increíble, ¿cierto? Que todo el mundo esté mirando lo mismo y Bo se haya dado cuenta de algo que el resto no”.

Los elementos Alu son abundantes en el ADN humano; la inserción en TBXT es “literalmente una entre un millón de las que tenemos en nuestro genoma”, asegura Yanai.

Pero aunque la mayoría de los investigadores habían descartado la inserción Alu de TBXT como ADN basura, Xia se fijó en su proximidad a un elemento Alu vecino. Sospechó que, si se emparejaban, podrían desencadenar un proceso que alterara la producción de proteínas en el gen TBXT.

En sus experimentos, los investigadores utilizaron la tecnología de edición genética CRISPR para criar ratones con la inserción Alu en sus genes TBXT. Descubrieron que Alu hacía que el gen TBXT produjera dos tipos de proteínas. Una de ellas daba lugar a colas más cortas; es decir, cuanta más cantidad de esa proteína producían los genes, más diminutas eran las colas.

Este descubrimiento se suma a un creciente conjunto de pruebas de que los elementos Alu y otras familias de genes saltarines pueden no ser “basura” después de todo, afirma Yanai.

“Aunque sabemos cómo se replican en el genoma, ahora nos vemos obligados a pensar en cómo también dan forma a aspectos muy importantes de la fisiología, la morfología y el desarrollo“, afirmó.

“Creo que es asombroso que un elemento Alu -una cosa tan pequeña- pueda llevar a la pérdida de todo un apéndice como la cola“, señaló Xia, añadiendo que la eficacia y sencillez de los mecanismos Alu para afectar a la función genética han sido infravaloradas durante demasiado tiempo.

“Cuanto más estudio el genoma, más me doy cuenta de lo poco que sabemos acerca de él”, afirmó Xia.

Sin cola y arborícolas

Los humanos seguimos teniendo cola cuando nos desarrollamos en el útero como embriones; este pequeño apéndice procede del antepasado con cola de todos los vertebrados e incluye entre 10 y 12 vértebras. Sólo es visible entre la quinta y la sexta semana de gestación, y en la octava suele haber desaparecido.

Algunos bebés conservan un resto embrionario de cola, pero esto es extremadamente raro y dichas colas suelen carecer de hueso y cartílago, y no forman parte de la médula espinal, según informó otro equipo de investigadores en 2012.

Pero aunque el nuevo estudio explica el “cómo” de la pérdida de la cola en humanos y grandes simios, el “por qué” de la misma sigue siendo una pregunta abierta, asevera la antropóloga biológica Liza Shapiro, profesora del departamento de antropología de la Universidad de Texas en Austin.

“Creo que es muy interesante señalar un mecanismo genético que podría haber sido responsable de la pérdida de la cola en los hominoideos, y este artículo hace una valiosa contribución en ese sentido”, dijo Shapiro, que no participó en la investigación, a CNN en un correo electrónico.

Los fósiles muestran que el antiguo primate Proconsul africanus, que aparece en la ilustración superior, era un arborícola sin cola. Museo de Historia Natural/Alamy Stock Photo/Vía CNN Newsroom

“Sin embargo, si se trató de una mutación que condujo aleatoriamente a la pérdida de la cola en nuestros antepasados simios, sigue planteándose la cuestión de si la mutación se mantuvo porque era funcionalmente beneficiosa (una adaptación evolutiva), o simplemente no era un obstáculo“, afirma la profesional, que a su vez, investiga cómo se mueven los primates y el papel de la columna vertebral en la locomoción de los mismos.

Para el momento en que los antiguos primates empezaron a caminar sobre dos patas, ya habían perdido la cola. Los miembros más antiguos del linaje de los homínidos son los primitivos simios Proconsul y Ekembo (hallados en Kenia y datados hace 21 y 18 millones de años, respectivamente).

Sus fósiles muestran que, aunque carecían de cola, eran arborícolas que caminaban sobre cuatro extremidades con una postura corporal horizontal, como los monos, explica Shapiro.

“Así que, primero se perdió la cola, y después evolucionó la moción que asociamos a los simios vivos”, explica Shapiro. “Pero no nos ayuda a entender por qué se perdió la cola en primer lugar”.

La idea de que la marcha erguida y la pérdida de la cola estaban vinculadas funcionalmente con los músculos de la cola reutilizados como músculos del suelo pélvico ” NO es coherente con el registro fósil”, añadió.

“La evolución funciona a partir de lo que ya existe, así que yo no diría que la pérdida de la cola nos ayuda a entender la evolución del bipedismo humano de ninguna manera directa. Sin embargo, nos ayuda a comprender nuestra ascendencia simia”, afirmó.

Una cola tan antigua como el tiempo mismo

Para los humanos modernos, la cola es un recuerdo genético lejano. Pero la historia de nuestras colas dista mucho de haber terminado y los científicos aún tienen mucho que explorar sobre la pérdida de la cola, afirma Xia.

Asimismo, sugiere que, a futuro, podrían estudiarse otras consecuencias del elemento Alu en TBXT, como su impacto en el desarrollo embrionario y el comportamiento humano.

Aunque la ausencia de cola es el resultado más visible de la inserción de Alu, es posible que la presencia del gen también desencadenara otros cambios en el desarrollo -así como en el movimiento y otros comportamientos relacionados en los primeros hominoideos- para adaptarse a la pérdida de cola.

También es probable que otros genes desempeñaran un papel en la pérdida de la cola. Aunque el papel de Alu “parece muy importante”, es probable que otros factores genéticos contribuyeran a la desaparición permanente de la cola de nuestros antepasados primates”, asevera Xia.

“Es razonable pensar que, durante ese tiempo, se produjeron muchas más mutaciones relacionadas con la estabilización de la pérdida de la cola”, añade Yanai. Y como ese cambio evolutivo es complejo, nuestras colas desaparecieron para siempre. Incluso si la mutación impulsora identificada en el estudio pudiera deshacerse, “seguiría sin devolvernos la cola”.

Los nuevos hallazgos también podrían arrojar luz sobre un tipo de defecto del tubo neural en embriones conocido como espina bífida. En sus experimentos, los investigadores descubrieron que, cuando se modificaba genéticamente a los ratones para que perdieran la cola, algunos desarrollaban deformidades del tubo neural parecidas a la de la espina bífida en humanos.

“Quizá, la razón de que los humanos padezcamos este trastorno, se deba a que nuestros antepasados perdieron la cola hace 25 millones de años“, atestigua Yanai.

“Ahora que hemos establecido esta conexión con este elemento genético concreto y este gen particularmente importante, podría abrir puertas en el estudio de los defectos neurológicos“.