EVOLUCIÓN ADAPTATIVA INDUCIDA POR LA CULTURA HUMANA
No hay duda de que la agricultura y su continuo desarrollo han alterado enormemente el entorno humano. El cambio ambiental suele inducir una evolución adaptativa, y el ser humano no es una excepción. Lo ilustraré primero con ejemplos de la evolución humana en respuesta a las enfermedades infecciosas. La agricultura alteró el entorno humano de muchas maneras, pero dos alteraciones importantes fueron el número de humanos y la densidad de su población local. Desde el desarrollo de la agricultura, la población humana ha crecido de forma aproximadamente exponencial. La agricultura induce un estilo de vida más sedentario, y la gente necesita vivir cerca de sus campos. Por ello, incluso los primeros sistemas agrícolas provocaron un gran aumento de la densidad humana local. Esta combinación de mayor número de personas y mayor densidad local creó un nuevo entorno demográfico ideal para la propagación de enfermedades infecciosas. De este modo, la agricultura aumentó la importancia de los agentes infecciosos como factores selectivos en la evolución humana. Un buen ejemplo de ello es el trabajo pionero de Wiesenfeld.5 El sistema agrícola malayo, desarrollado por primera vez en el sudeste asiático, hace un uso extensivo de los cultivos de raíces y árboles adaptados a entornos húmedos y tropicales. Los pueblos de habla malayo-polinesia que desarrollaron este sistema agrícola también se convirtieron en excelentes navegantes que colonizaron muchas islas, incluida la isla de Madagascar, frente a la costa oriental de África, hace unos 2000 años. El sistema agrícola malayo fue adoptado posteriormente por los pueblos de habla bantú en el continente africano hace unos 1500 años y se extendió rápidamente por las secciones húmedas y tropicales de ese continente. En las selvas tropicales intactas de África, la malaria es una enfermedad rara, pero en las zonas en las que se introdujo el complejo agrícola malayo, la malaria se hizo común. El aumento del número y la densidad de población permitió que hubiera más individuos infectados en un momento dado y que los individuos infectados estuvieran muy cerca de los no infectados, lo que a su vez aumentó la probabilidad de transmisión de la malaria a través de los mosquitos. Debido a la agricultura, la malaria se convirtió en un agente infeccioso importante en esta y otras poblaciones humanas, y por tanto en un agente selectivo importante. El resultado es que las poblaciones humanas comenzaron a adaptarse a la malaria a través de la selección natural. En el África subsahariana, una de las principales adaptaciones fue el aumento por selección natural de la frecuencia del alelo falciforme en el locus de la cadena β de la hemoglobina, que confiere resistencia a la malaria a los individuos heterocigotos para el alelo falciforme. Fuerzas selectivas similares se introdujeron allí donde la agricultura creó las condiciones para que el paludismo se convirtiera en una enfermedad sostenida y epidémica, y las poblaciones humanas, a su vez, se adaptaron al paludismo aumentando la frecuencia de una serie de alelos en muchos loci diferentes, incluyendo las diversas talasemias y los alelos de la deficiencia de glucosa-6-fosfato-deshidrogenasa, además de la anemia de células falciformes.4 En términos de número de personas afectadas, estas adaptaciones antipalúdicas constituyen por sí solas la mayor parte de las enfermedades genéticas mendelianas clásicas que afligen a la humanidad. También se ha planteado la hipótesis de que otras enfermedades genéticas mendelianas han sido seleccionadas como adaptaciones a entornos creados por el ser humano. Por ejemplo, las poblaciones judías asquenazíes presentan altas frecuencias de alelos patológicos en cuatro loci genéticos diferentes -Tay-Sachs, Gaucher, mucolipidosis tipo IV y Niemann-Pick- que dan lugar a defectos en el almacenamiento de esfingo-lípidos. Motulsky6 planteó la hipótesis de que estas cuatro enfermedades genéticas representan adaptaciones a la tuberculosis, que a su vez se convirtió en un importante agente selectivo debido a la formación de guetos, aunque esta hipótesis sigue siendo controvertida.7 En cualquier caso, no cabe duda de que la mayor parte de las enfermedades genéticas en los seres humanos se deben a la selección natural que adapta a las poblaciones humanas a agentes infecciosos cuya importancia selectiva se vio aumentada, no disminuida, por la evolución cultural.8
A pesar de los avances de la medicina moderna, los agentes infecciosos siguen siendo un importante agente selectivo en los seres humanos en la actualidad. El azote de la malaria no ha desaparecido, y cada semana mueren 20.000 personas a causa de esta enfermedad.9 Además, a medida que las poblaciones humanas han crecido, hemos alterado nuestro entorno entrometiéndonos en los hábitats de cada vez más especies. El resultado ha sido que muchas enfermedades infecciosas de otras especies tienen cada vez más posibilidades de infectar a los humanos, y algunos de estos agentes infecciosos entre especies se han adaptado con éxito a los humanos como sus huéspedes. Estos cambios ambientales inducidos por la cultura han creado toda una nueva área de preocupación sanitaria: las enfermedades infecciosas emergentes. Uno de los ejemplos recientes más dramáticos ha sido la evolución del VIH a partir del VIS, un retrovirus que infecta a otros primates como los chimpancés.10 La exitosa adaptación del VIH a los humanos ha creado a su vez una fuerza selectiva para que los humanos se adapten al VIH, algo que podemos observar en las poblaciones humanas actuales.11,12
Como muestran los ejemplos anteriores, la evolución cultural humana no impidió que las poblaciones humanas se adaptaran a las enfermedades infecciosas, sino que más bien intensificó la evolución adaptativa humana a las enfermedades infecciosas. Lo mismo ocurre con las enfermedades sistémicas. En lugar de ser un legado evolutivo de la edad de piedra, hay muchas pruebas de que los genes que subyacen al riesgo de muchas enfermedades sistémicas comunes fueron seleccionados por sus efectos después del desarrollo de la agricultura humana. Una de las enfermedades sistémicas más comunes que afectan a los seres humanos hoy en día es la diabetes de tipo II, que está aumentando a un ritmo alarmante. Este aumento es tan rápido que no puede deberse a cambios evolutivos en la población humana, sino más bien a cambios ambientales, como los cambios en la dieta y el estilo de vida.13 Sin embargo, la diabetes de tipo II, y muchas otras enfermedades sistémicas, todavía pueden reflejar el impacto de la evolución adaptativa en la historia humana reciente.
La idea de que los genes que predisponen a un individuo a la diabetes de tipo II podrían representar una evolución adaptativa reciente fue propuesta por primera vez por Neel14 como la «hipótesis del genotipo ahorrador». Esta hipótesis postula que los mismos estados genéticos que predisponen a la diabetes también dan lugar a un rápido desencadenamiento de la insulina, incluso cuando el fenotipo de la diabetes no se expresa. Este desencadenamiento rápido es ventajoso cuando los individuos sufren periódicamente hambrunas, ya que minimizaría la pérdida renal de glucosa y daría lugar a una utilización más eficiente de los alimentos. Cuando los alimentos son más abundantes, la selección contra estos genotipos sería leve porque la edad de inicio del fenotipo diabético suele ser posterior a la mayor parte de la reproducción y porque las dietas altas en azúcar y calorías que se encuentran en las sociedades modernas y que ayudan a desencadenar el fenotipo diabético son muy recientes en la historia evolutiva humana.
Cuando Neel propuso esta hipótesis, se sabía poco sobre los factores genéticos que predisponen a un individuo a la diabetes, pero muchos estudios de asociación de todo el genoma han identificado ahora varios loci genéticos que tienen tales alelos predisponentes.15 Además, en la actualidad se han realizado múltiples estudios de población que demuestran que la incidencia de la diabetes en un entorno dietético actual de alto contenido calórico es mayor en las poblaciones con una historia reciente de exposición a hambrunas o a dietas restringidas en calorías.16-19 Por ejemplo, los indios Pima del suroeste de EE.UU. eran antiguamente cazadores-recolectores y agricultores que utilizaban el riego para cultivar diversos grupos, pero principalmente maíz. Sin embargo, vivían en una zona árida del país, y su sistema agrícola basado en el maíz estaba sujeto a fallos periódicos en épocas de sequía. Esto se acentuó a finales del siglo XIX, cuando los inmigrantes europeos americanos desviaron las cabeceras de los ríos utilizados por los pimas para el riego, lo que provocó una hambruna generalizada. Con el colapso de su sistema agrícola, los pimas supervivientes dependían de una dieta dispensada por el gobierno que consistía en alimentos ricos en grasas y muy refinados. Actualmente, entre los indios Pima adultos, el 37% de los hombres y el 54% de las mujeres padecen diabetes de tipo 2, una de las mayores incidencias conocidas en poblaciones humanas.19 Otro ejemplo es el de la población humana de la isla micronesia de Nauru.17,18 Los nauruanos sufrieron dos episodios extremos de selección natural de genotipos ahorradores en su historia reciente. En primer lugar, su población fue fundada por personas que emprendían viajes en canoa entre las islas que duraban varias semanas. En numerosos ejemplos atestiguados de estos largos viajes en canoa, muchos viajeros murieron de hambre. En segundo lugar, los nauruanos se diferenciaron de la mayoría de los demás isleños del Pacífico por su extrema inanición y mortalidad durante la Segunda Guerra Mundial. Ambos episodios habrían dado lugar a una fuerte selección de genotipos ahorradores. Después de la Segunda Guerra Mundial, una empresa minera externa firmó un lucrativo acuerdo con los nauruanos por los derechos del guano de aves rico en fosfatos. Con su nueva riqueza, los alimentos refinados se volvieron abundantes. En este nuevo entorno dietético, alrededor del 28% de la población adulta padece diabetes de tipo 2, mientras que en la generación anterior la diabetes era prácticamente desconocida.
Las observaciones resumidas anteriormente apoyan la hipótesis del genotipo ahorrador, pero quizá la prueba más contundente proviene del desarrollo de métodos analíticos que pueden detectar la presencia de una selección positiva reciente para un alelo por la firma que dicha selección deja en la región genómica alrededor de una variante seleccionada. Varios de los alelos que predisponen a la diabetes tienen una firma significativa de selección positiva reciente, especialmente en las poblaciones más susceptibles a la diabetes.20-23 Estas observaciones muestran directamente que los factores de riesgo genético de la diabetes han sido favorecidos por la selección natural en la historia evolutiva humana reciente. Además, estos mismos nuevos métodos analíticos han revelado un gran número de otros genes que han estado sometidos a una intensa selección positiva en los seres humanos y que están relacionados con los recientes cambios culturales, especialmente en la agricultura.24
Interesantemente, no hay pruebas convincentes que sugieran que las sociedades de forrajeo y las agrícolas difieran ni en su frecuencia ni en la gravedad de la escasez de alimentos.25 Sin embargo, la teoría matemática que subyace a estos episodios selectivos esporádicos indica que el aumento de la frecuencia de estos alelos predisponentes es más fuerte justo después de la escasez de alimentos y debería decaer con el tiempo.26 En consecuencia, las hambrunas de la edad de piedra son explicaciones poco probables de las altas frecuencias actuales de estos alelos. Además, las hambrunas de la Edad de Piedra no predecirían el patrón observado de que estos alelos tengan las frecuencias más altas en las poblaciones actuales que han estado sometidas a una grave escasez de alimentos en el pasado reciente. Desgraciadamente, la hipótesis del genotipo ahorrador se ha presentado a menudo como un ejemplo de adaptación en el pasado a un estilo de vida paleolítico25,27, a pesar de que Neel, el creador de la hipótesis, utilizó ejemplos de poblaciones sometidas a una escasez de alimentos reciente, como los indios Pima, como principal apoyo para la hipótesis.19 Por lo tanto, tanto las observaciones como la teoría indican que los genotipos ahorradores están presentes en las poblaciones humanas actuales como una adaptación a acontecimientos recientes y no son un legado de la evolución humana que se haya detenido en el paleolítico.
El genotipo ahorrador se ha ampliado y aplicado a los factores de riesgo genético que predisponen a los individuos a muchas otras enfermedades sistémicas comunes, como la enfermedad arterial coronaria,28,29 el síndrome metabólico,27 y la hipertensión.27 Por lo tanto, la mayor parte de las enfermedades sistémicas comunes en los seres humanos bien pueden ser frecuentes debido a la selección natural que opera en tiempos recientes, incluso históricos. Nuestra cultura constituye un entorno que induce la selección natural en los seres humanos. Por lo tanto, la evolución adaptativa se está produciendo en las poblaciones humanas modernas, y gran parte de esta evolución humana reciente tiene que ver directamente con la incidencia de las enfermedades infecciosas, genéticas y sistémicas en los seres humanos.