Publicitat
Publicitat

Què ens fa humans?: Les bases genètiques de la singularitat humana

Les diferències genètiques entre els ximpanzés i els humans només oscil·len entre un 10% i un 15%. Tot i així, encara no sabem què és exactament el que ens diferencia dels primats. La revista La Maleta de Portbou s’ha fet la pregunta i la respon amb un apassionant dossier en el qual participen l’antropòleg Joan Bestard, el filòsof Víctor Gómez Pin, l’expert en neurociència computacional Gustavo Deco, la sociòloga Inés Campillo, la filòsofa Victòria Camps, l’experta en estudis de gènere Marta Segarra, el físic Ricard Solé i el biòleg Tomàs Marquès i Bonet, l’autor de l’article que obre el debat i que avancem aquí.

La posició dels humans en la natura és una qüestió que ha obsessionat els humans des dels inicis. Una revisió mínima de la literatura de la història ja ens diu que diversos filòsofs i naturalistes van intentar estudiar, amb més o menys fortuna, els orígens de la humanitat i ubicar la seva relació amb la resta d’éssers vius. A mitjans del segle XVII, Linné, el primer gran classificador sistemàtic de la natura, és reconegut com el primer que va posicionar els humans agrupant-los amb altres primats similars (per a ell, els Anthropomorpha ). Aquesta agrupació es va mantenir, però segurament a causa de les dures crítiques que va rebre llavors, el nom científic dels humans es va diferenciar amb un gènere i una espècie propis, Homo sapiens. Al llarg del segle XIX, Haeckel i fins i tot Darwin es van posicionar sobre aquest tema, i malgrat que van mantenir una posició semblant, van adoptar una actitud menys encertada i més controvertida suggerint que diferents poblacions humanes (no races) podien tenir orígens evolutius diferents. cosa que actualment sabem que no és cert.

El ximpanzé i el bonobo són les dues espècies més pròximes als humans

Fos com fos, a principis del segle XX ja va quedar ben establert que l’ésser humà és un primat, però no un primat qualsevol: és un gran simi (primat antropoide sense cua), com els ximpanzés, els bonobos, els goril·les, els orangutans i el petit gibó. Totes aquestes espècies són actuals, viuen entre nosaltres, i, per tant, l’ésser humà no es va originar a partir de cap d’elles. Tots hem arribat al present amb un grau de complexitat diferent, però tots hem evolucionat alhora des d’ancestres comuns que, òbviament, no eren cap d’aquestes espècies.

El parent evolutiu viu més pròxim a l’ésser humà

La pregunta crucial és: de totes aquestes espècies, ¿quin és el parent evolutiu viu més pròxim als humans? El raonament per respondre a aquesta pregunta es basa en una deducció simple. Si dues espècies s’assemblen més (visualment, morfològicament, bioquímicament o genèticament) es deu, només, al fet que fa menys temps que s’han separat de l’ancestre comú i, per tant, que comparteixen més trets. Sorprenentment, la resposta final a la pregunta sobre quin ésser viu s’assembla més als humans no es va trobar de manera inequívoca fins a finals dels vuitanta (1980!), quan es va demostrar amb seqüències d’ADN que el ximpanzé (i el bonobo) són les dues espècies més pròximes als humans. Aquesta deducció va comportar un procés llarg de dècades, perquè diverses metodologies (la immunologia o la bioquímica) no tenien prou resolució per distingir entre espècies; fins i tot, en les primeres proves genètiques no es podia discernir si era el goril·la o el ximpanzé, el més pròxim als humans. Això es deu, principalment, a un procés anomenat incomplete lineage sorting, que breument es pot definir com el procés evolutiu en què tres espècies (humans, ximpanzés i goril·les) se separen seqüencialment d’ancestres comuns en un període molt breu (evolutivament) i que té com a resultat que parts del genoma s’assemblen a les d’altres espècies tot i que la seva relació filogenètica no sigui la real. És a dir, que hi ha aproximadament un terç del genoma humà que s’assembla més al del goril·la, tot i que sabem que és el genoma del ximpanzé (i del bonobo) el que globalment s’assembla més al dels humans.

Cap primat ha colonitzat la Terra ni ha escrit una simfonia com la 'Pastoral'

En qualsevol cas, i gràcies al desenvolupament tecnològic dels últims quinze anys, ja podem comparar genomes sencers d’humans i grans simis, i comptant les diferències i dividint-les per la seva taxa de generació hem pogut situar el grau de separació entre totes les espècies en milions d’anys.

Què ens separa de la resta de simis?

Un cop situats en la natura, la següent pregunta va ser (i segueix sent) òbvia: ¿què ens separa de la resta de simis? Tenim alguns candidats clars, com l’ús del llenguatge, el desenvolupament de la cultura, el domini del foc o la capacitat de reconèixer patrons abstractes. Però, sobretot, ¿per què això només ho tenim nosaltres?

Sense entrar en moltes d’aquestes complexitats, ja que moltes amb prou feines comencen a ser explorades amb rigor, el primer que observem és que, si ens comparem, tota una sèrie de característiques pròpies ja ens separen de la resta de simis. Les més destacades són un volum cerebral més gran, la bipedació completa (i tota una sèrie d’adaptacions que se’n deriven), una comprensió del que és abstracte més important, una reducció del pèl corporal i una vida més llarga.

De totes aquestes característiques, potser la més sorprenent, rellevant i francament desconeguda és l’augment de la mida del cervell humà en comparació no només amb el dels grans simis sinó també amb el dels australopitecs, la base del nostre registre fòssil. Breument, això implica que hem multiplicat per tres el volum cerebral en poc més de dos milions d’anys, sens dubte, un fet biomecànic molt notable. De manera semblant, el nombre de connexions interneuronals també augmenta en humans respecte a la resta de grans simis. L’increment del volum, a més, no ha sigut homogeni. Hi ha certes àrees cerebrals que s’han vist augmentades desproporcionadament. Així, per exemple, veiem un increment anatòmic i funcional de la lateralització (hemisferi esquerre per al llenguatge i dret per a l’emoció i les tasques visuals i espacials) i una expansió desproporcionada del còrtex associatiu (les parts pensants) i el cerebel (coordinació motora), per exemple. Aquesta expansió neuronal no homogènia (en complexitat i en volum) s’ha associat típicament a una prolongació dels nostres períodes d’aprenentatge, que bé podrien ser responsables d’algunes de les nostres capacitats cognitives úniques.

Vostè té un problema, i es diu 1%

Però què en sabem, avui en dia, de les diferències genètiques entre humans i ximpanzés? Socialment, s’accepta que aquestes dues espècies estan separades per un ben just 1% de diferències genètiques. Aquest percentatge, tot i que col·lectivament està acceptat, la comunitat científica mai no l’ha explicat bé. El 2005, quan es va publicar el primer genoma de ximpanzé, es va comparar amb el genoma humà (publicat el 2001, després d’una cursa disputada entre un consorci públic i un altre de privat). Era la primera vegada que es podria fer el càlcul empíric de quantes diferències genòmiques hi havia entre les dues espècies. Com que els genomes es barregen i en conseqüència l’ordre seqüencial dels nucleòtids canvia de posició durant els processos evolutius, el primer pas va ser localitzar quines regions del genoma del ximpanzé eren comparables (ortòlogues) a les del genoma humà. Parlant clar, s’havien de comparar peres amb peres. Doncs bé, de tot el genoma del ximpanzé, només un 85% va ser inequívocament alineat (comparat) amb el del genoma humà, perquè hi ha regions del genoma repetitives, altament mutants o difícils de les quals no s’ha pogut trobar amb certesa la part corresponent en les dues espècies. D’aquest 85% que sí que es va comparar, no se’n van observar tots els canvis genòmics possibles, perquè en aquell moment molts encara no se sabia com s’havien d’interpretar, així que només es van comptabilitzar els canvis individuals de nucleòtids. És a dir, on els humans teníem una A (adenina) i el ximpanzé una G (guanina). No es van comptabilitzar ni insercions/delecions, ni ADN retrotransposó, ni canvis de nombre de còpia ni de cromosoma, etc., per tant, el que hauríem d’entendre és que en aquell article es deia que (1) de les posicions que són comparables i (2) mirant només un dels diferents tipus de mutacions de les moltes que hi ha, podem entendre que la distància genètica mínima en condicions restrictives entre humans i ximpanzés era d’un 1,24%. Actualment, quan ja hem pogut ampliar la part del genoma que comparem i hi podem incloure altres tipus de mutacions (tot i que no totes!), segurament ens movem en paràmetres d’entre un 10% i un 15% de diferències genètiques. Per què no podem donar una xifra exacta? Perquè, malgrat que la genòmica ha avançat molt els últims deu anys, encara hi ha regions que segueixen sent intractables, típicament regions repetitives, com l’heterocromatina i altres, i per tant el percentatge definitiu no el podrem tenir fins que no disposem d’un genoma humà (i un de ximpanzé) 100% acabat i reconstruït. I encara estem lluny d’aconseguir-ho.

Paradoxa de la genòmica comparada i els millors exemples d’“humanitat”

Malgrat tot això, disposar de genomes complets d’humans i d’altres primats ha obert la porta a trobar els canvis genètics particulars del nostre llinatge. Avui en dia, però, el gran repte no és detectar aquestes variants genètiques sinó entendre’n el funcionament. I això es deu a les limitacions, essencialment ètiques (com ha de ser) que com a societat ens hem autoimposat. M’explico: per estudiar les bases moleculars de disfuncions essencials en tots els organisme (mecanismes cel·lulars bàsics), la modificació precisa de l’ADN d’organismes model, com la Drosophila, el C. elegans o el ratolí, és l’aproximació perfecta, perquè la funció la comparteixen els humans i ells, i per tant podem veure els efectes de les modificacions de l’ADN directament en el funcionament de l’organisme. Però si volem estudiar funcions exclusivament humanes, ¿quin organisme hem de modificar per entendre com funciona? Un humà? Un ximpanzé? Evidentment, això seria inacceptable. Però heus aquí el greu problema. Com l’estudiem? Sens dubte, aquest és un dels reptes de la biologia evolutiva del segle XXI.

Un dels reptes de la biologia evolutiva és com estudiem els humans

En general, per tant, aquesta àrea del coneixement està molt endarrerida en comparació amb d’altres de la biologia molecular. Es poden comptar amb els dits d’una mà els exemple que sí que han aconseguit associar, encara que sigui indirectament, alguns caràcters derivats d’humans o de primats amb bases moleculars i genètiques, la qual cosa ja exemplifica l’estat inicial d’aquest tipus d’estudis. Segurament, el primer exemple és un estudi del 2008 en què un grup d’investigadors de la Universitat de Yale es van centrar a buscar llocs del genoma amb un excés inusual de mutacions en el llinatge humà. Quan van agafar una de les regions (HACNS1) i van observar de manera experimental en ratolins a quina regió anatòmica estava associada, van veure que es trobava gairebé exclusivament a les extremitats, i això va obrir la porta a entendre, potser, com va aparèixer el polze prènsil en els primats. Una mica més endavant, el 2011, va aparèixer el que segurament ha sigut un dels treballs més comentats pel xafardeig científic. Un grup d’investigadors de Stanford van veure que una regió genòmica relacionada amb un receptor d’androgen (AR) no estava present en el genoma humà. Aquesta regió sí que està present en tots els primats i mamífers, i quan la van manipular al genoma del ratolí per veure què passava quan l’esborraven, van veure que desapareixien unes quetes del sistema reproductor masculí presents en tots els primats i que en nosaltres han desaparegut. Un resultat espectacular, però malauradament no és el caràcter derivat humà que tots teníem al cap com a responsable de la humanització. L’any següent, el 2012, un grup d’investigadors de Seattle van demostrar que un gen (SGARP2) creava còpies d’ell mateix que es movien pel genoma i creaven una nova composició quimèrica que només es trobava en el genoma humà. Sorprenentment, es va associar aquest increment del nombre de còpies amb un increment de les connexions dendrítiques de les neurones, i per tant aquest sí que podria ser un dels avenços més importants per començar a entendre l’evolució recent del cervell humà. Finalment, el 2016, altre cop el grup de Stanford va veure, estudiant un grup de peixos, que una modificació del gen GDF6 entre dos tipus de peix provocava grans diferències en l’estructura de la part inferior de la columna vertebral. La sorpresa va arribar quan van anar a mirar la mateixa regió en humans i ximpanzés i van veure que allà també hi havia la mateixa diferència. Això va obrir la porta a entendre les grans modificacions anatòmiques que l’ús exclusiu de la bipedació ha provocat en la nostra espècie. Però, a banda d’aquests exemples, no hi ha res més, la qual cosa posa en evidència el gran camp que tenim davant nostre per poder arribar a entendre les bases moleculars de la humanitat.

Què ens fa humans?

Els humans, com a primats i mamífers que som, compartim tota una sèrie de característiques amb ells. Tenim el cap gros comparat amb el cos, vivim en grups socials, tenim ungles i dit oposable i una vida llarga. Però cap d’aquestes característiques és la que ha fet que ens distingim de la resta de primats. Cap d’ells ha colonitzat la Terra en poc més de 100.000 anys. Cap d’ells ha arribat als 7.000 milions d’individus. Cap d’ells ha escrit una simfonia com la Pastoral. L’indubtable èxit evolutiu dels humans és, segurament, una barreja de característiques innovadores que inclouen grans capacitats intel·lectuals, una curiositat infinita, flexibilitat, adaptació, socialització i, en definitiva, una capacitat per entendre i dominar l’entorn que cap altra espècie de primat ha pogut igualar. A causa, precisament, d’aquesta complexitat de repertori evolutiu, només una aproximació interdisciplinària entre la biologia, les neurociències, la sociologia, l’antropologia, la teologia, la filosofia i moltes altres disciplines podrà enfrontar-se amb rigor i amplitud de mires a la caracterització de les bases de la humanitat. El problema d’aquesta aproximació, sorprenentment, són les pròpies idiosincràsies, tecnicismes i axiomes que totes aquestes disciplines hem de superar per fer una aproximació holística a la pregunta: què ens fa humans?

Sabrem fer-ho? 

TOMÀS MARQUÈS I BONET és professor ICREA, investigador principal del grup de genòmica comparativa de la Universitat Pompeu Fabra i de l’Institut de Biologia Evolutiva (CSIC/UPF). Aquest article s’ha publicat al número 24 de la revista La Maleta de Portbou, de juliol-agost de 2017 i és el primer del dossier dedicat a allò que ens fa humans.

Més continguts de

PUBLICITAT

El + vist

El + comentat

PUBLICITAT
PUBLICITAT