Vínculos funcionales hipotéticos entre los SNP identificados en los OTR-VTR y los cambios/similitudes relacionados con la sociabilidad entre especies/linajes. A la izquierda, un árbol esquemático que retrata las relaciones filogenéticas entre chimpancé, bonobo, MH y AH. A la derecha, una tabla que muestra las comparaciones evolutivas discutidas (primera columna), los enlaces funcionales relacionados con la sociabilidad revisados para cada comparación evolutiva respectiva (segunda columna; todas las referencias se pueden encontrar en la discusión) y los SNP putativos más fuertes en el OTR -VTR que identificamos (tercera columna) para cada comparación (primera columna), que suponemos que podría ser la base de la neurobiología de sus diferencias/similitudes funcionales (segunda columna). Crédito:Psiconeuroendocrinología integral (2022). DOI:10.1016/j.cpnec.2022.100139
Los humanos modernos se caracterizan por su prosocialidad, un término amplio que abarca la empatía intraespecífica, la tolerancia social, la cooperación y el altruismo. Estas facetas de la cognición social se han asociado con variaciones en los genes de oxitocina y vasotocina (OT y VT) y sus receptores (OTR y VTR). Para arrojar luz sobre la base genética de este comportamiento, científicos de la Universidad de Barcelona (UB) y la Universidad Rockefeller llevaron a cabo un nuevo estudio comparando las secuencias genómicas disponibles de estos genes entre humanos modernos, especies de primates no humanos (por ejemplo, chimpancés, bonobos y macacos) y, por primera vez, humanos arcaicos, utilizando todos los genomas disponibles de neandertales y denisovanos.
En el estudio, publicado en la revista Comprehensive Psychoneuroendocrinology , los investigadores identificaron varios sitios en los que los humanos modernos diferían tanto de los humanos arcaicos como de los primates no humanos, y otros en los que tanto los humanos modernos como los arcaicos diferían de los primates no humanos.
"Usamos un enfoque interdisciplinario para comprender la evolución de la prosocialidad de los homínidos a través de la lente de los receptores de oxitocina y vasotocina, donde combinamos evidencia de genómica moderna y arcaica, genética de poblaciones, transcriptómica y estudios neurocientíficos y de comportamiento, entre otros métodos. Estos resultados puede arrojar luz sobre la genética subyacente a las posibles diferencias sociales identificadas entre los humanos modernos y los humanos arcaicos, así como las similitudes entre el comportamiento social de los humanos modernos y los bonobos", dijo la primera autora Constantina Theofanopoulou. Esta investigación forma parte de su tesis doctoral realizada bajo la codirección de Cedric Boeckx, investigador ICREA del Instituto de Sistemas Complejos de la UB (UBICS) y Erich D. Jarvis, profesor de la Universidad Rockefeller.
Variantes exclusivas de los humanos modernos en más del 70 % de la población
Teniendo en cuenta la evidencia sobre la prosocialidad humana moderna y sobre la participación de los genes de oxitocina y vasotocina en los comportamientos sociales, los investigadores plantearon la hipótesis de que la evolución de estos genes podría dilucidar la base genética de la evolución de la prosocialidad de los homínidos. Con este objetivo en mente, el estudio exploró las diferencias entre los humanos modernos, los humanos arcaicos y los primates no humanos en sitios heterocigotos polimórficos en el genoma humano, lugares donde se encuentran al menos dos secuencias alternativas en una población.
"Estudios anteriores que compararon todo el genoma humano moderno con los genomas del neandertal o del chimpancé se han centrado en los cambios que son fijos o casi fijos en los humanos modernos. Esto los ha llevado a identificar sitios donde, por ejemplo, todos los neandertales tenían adenina (una de los cuatro nucleótidos que con guanina, citosina y timina forman el ADN) y casi todos los humanos modernos (digamos, 98%) tienen guanina. En este estudio, buscamos diferencias en lugares donde, por definición, no todos los humanos modernos comparten el mismo nucleótido, es decir, en sitios polimórficos, donde, por ejemplo, el 70 % de la población humana moderna tiene adenina y el 30 % de citosina", añade Theofanopoulou.
Los investigadores identificaron cinco sitios en los receptores de oxitocina y vasotocina donde los humanos modernos son únicos en una de sus dos (o más) variantes en comparación con los humanos arcaicos y los primates no humanos, y que al mismo tiempo se encuentran en más del 70% de la población humana moderna. A continuación, realizaron análisis funcionales y de frecuencia para establecer si las variantes son relevantes. Realizaron una variedad de análisis en los cinco sitios y encontraron que algunas de las variantes son altamente funcionales, lo que indica que tienen un efecto sobre la función molecular de las proteínas activadas por estos genes.
Los investigadores también encontraron que estos sitios se encuentran en regiones del genoma que están activas en el cerebro, particularmente en la circunvolución del cíngulo, una región del cerebro involucrada en las vías relevantes para la cognición social. Además, todos estos sitios se han asociado en otros estudios con una plétora de comportamientos sociales o déficits sociales, como el autismo, el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH), la agresión, etc.
Estos hallazgos pueden ayudar a explicar algunas de las diferencias sociales entre los humanos modernos y lo que suponemos saber sobre los comportamientos sociales de los neandertales y los denisovanos. "Por ejemplo, podrían ser relevantes para los grupos sociales más pequeños atribuidos a los neandertales y los denisovanos o a la disminución de la androgenización humana moderna. También podrían ser relevantes para una estructura social diferente, es decir, los neandertales se han relacionado con una estructura social poligínica y una nivel más alto de competencia entre hombres que la mayoría de las poblaciones humanas modernas contemporáneas", dice Constantina Theofanopoulou.
Variantes presentes solo en humanos modernos y arcaicos
El estudio también encontró dos sitios en el receptor de oxitocina bajo una selección positiva en humanos modernos y arcaicos:es decir, los humanos modernos y arcaicos mostraron una variante que no estaba presente en ningún otro primate no humano. Esto significa que estos sitios se encuentran en porcentajes muy altos en la población humana moderna (en este caso, más del 85%). Estos mismos sitios también se han asociado con una gran cantidad de comportamientos o déficits sociales, y uno de ellos fue predicho como un sitio altamente funcional en sus análisis de regulación. "Los sitios que son únicos tanto en nosotros como en los humanos arcaicos frente a los primates no humanos pueden dilucidar los fundamentos genéticos de la tolerancia social progresiva necesaria para la transmisión cultural intensiva de las innovaciones tecnológicas (por ejemplo, el uso del fuego) en la evolución de la humanidad, así como en cuanto a la agresión reducida indicada por varios marcadores en la evolución temprana de los homínidos, como la reducción del tamaño de los caninos masculinos y el éxito demográfico acelerado", agrega Theofanopoulou.
Sitios convergentes con bonobos
Por último, los investigadores encontraron tres sitios donde los humanos modernos y los bonobos, una especie de primate que muestra una convergencia de comportamientos prosociales con los humanos, tienen el mismo nucleótido. "Los sitios convergentes en humanos modernos y bonobos podrían ser reveladores para comprender las similitudes postuladas en prosocialidad, tolerancia social y cooperación entre nosotros y los bonobos, y las diferencias de ambos en comparación con los chimpancés. Por ejemplo, los bonobos superan a los chimpancés en tareas relacionadas con la causalidad social. o teoría de la mente y están más atentos a la cara y los ojos, lo que sugiere una mayor sensibilidad empática”, señala el investigador.
Todos los sitios identificados en este estudio también se han asociado de forma independiente con trastornos que incluyen déficits sociales, como los trastornos del espectro autista (TEA). "Comprender los trastornos del desarrollo a través de lentes evolutivos puede ayudarnos a lograr lo que llamamos una comprensión evo-devo (biología evolutiva y del desarrollo) de estos trastornos. Si de hecho 'la ontogenia recapitula la filogenia', entonces descifrar nuestra trayectoria evolutiva puede arrojar luz sobre nuevos puntos genéticos para la investigación clínica que podría, a su vez, conducir a un diagnóstico más temprano del trastorno", dice Constantina Theofanopoulou.
Futura investigación en tamaños de muestra más grandes
El próximo paso en esta investigación sería probar estos resultados en tamaños de muestra más grandes. Este objetivo, como dice Theofanopoulou, "es más fácil" de conseguir en primates no humanos como chimpancés y bonobos, pero "es más difícil en el caso de neandertales o denisovanos", ya que acceder a genomas más arcaicos depende de hallazgos arqueológicos, entre otros factores. “Otro paso es ampliar el alcance de la investigación e incluir más genes de la vía de la oxitocina, u otros genes destacados en la evolución humana, como la dopamina”, concluye el investigador.
