Los humanos modernos somos más altos y esbeltos de lo que fueron nuestros antepasados, y estos a su vez más esbeltos que las poblaciones arcaicas coetáneas como los neandertales o los denisovanos. Este proceso de “gracilización” se caracteriza por una menor densidad ósea de los sapiens actuales, y se ha explicado tradicionalmente por fenómenos ambientales, como una mayor actividad física y carga mecánica de nuestros antepasados más robustos, factores que hoy sabemos que incrementan la densidad de los huesos. Sin embargo, hasta la fecha no se ha encontrado ninguna evidencia genética que jugara un papel en la evolución de la densidad ósea de los homínidos.

Ahora un equipo de investigación coliderado por el Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Pompeu Fabra (UPF), y la Universidad de Barcelona (UB), ha descubierto que las variaciones del gen LRP5 contribuyeron a la diferencia en la densidad ósea entre poblaciones de sapiens arcaicas, Neandertales, Denisovanos y humanos modernos, con una menor densidad de los últimos. El equipo también ha analizado distintas variantes genéticas en este gen entre las actuales poblaciones del mundo, así como entre individuos sanos, con potenciales implicaciones para la salud humana.

Los genes que determinan la densidad ósea fueron seleccionados hace miles de años

Estudios arqueológicos anteriores habían identificado una mayor densidad ósea y peso en el esqueleto de los restos neandertales encontrados en “La Sima de los Huesos” (Atapuerca) respecto a los humanos modernos. Sin embargo, se desconocía si había una base genética detrás de este fenómeno.

Imagen izquierda: Esqueleto de Homo sapiens en el Museo de Zoología de la Universidad de Cambridge, Inglaterra. Crétido a Emőke Dénes, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons. Imagen derecha: Esqueleto de hombre adulto neandertal. Crédito a Tim Evanson (CC-BY-SA).

Mediante algunos genomas disponibles de poblaciones humanas arcaicas de sapiens, neandertales y denisovanos, el equipo realizó un análisis evolutivo y funcional del gen LRP5, conocido por su implicación en la densidad ósea en humanos. La investigación reveló unas variantes únicas del gen LRP5 que difieren entre neandertales, denisovanos y sapiens arcaicos y modernos. Estas variantes serían las responsables de la elevada densidad ósea de los neandertales.

“Las variantes LRP5 de los sapiens arcaicos perduran hoy en día. Esto sugiere que, a pesar de los diversos cruces que sucedieron entre humanos arcaicos y otras poblaciones como los denisovanos y neandertales, las variantes genéticas de origen neandertal o denisovano del gen no prosperaron y no heredamos una alta densidad ósea. Posiblemente, esto se deba a que la variante neandertal o denisovana no proporcionara ninguna ventaja a los sapiens en aquel contexto”, comenta Oscar Lao, investigador principal del IBE y co-líder de la investigación.

"En este trabajo se realizaron estudios funcionales de las mutaciones del gen LRP5 encontradas en los neandertales y denisovanos y se pudo demostrar que varias de ellas se comportan de una manera similar a las que producen una alta masa ósea en humanos actuales", destacan Daniel Grinberg, Susanna Balcells y Neus Roca-Ayats, de la Facultad de Biología de la UB y co-líderes del trabajo en el que también ha participado Leonardo Mellibovsky, del Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas (IMIM).

Variantes del gen LRP5 contribuyen a las diferencias de densidad ósea en las poblaciones del mundo

Investigaciones anteriores habían descrito que las poblaciones actuales del África subsahariana poseen una densidad ósea más alta respecto a otras poblaciones mundiales. 

Esta evidencia apuntaría a que la densidad ósea de los humanos viene determinada en parte por la genética, y no solo por los factores ambientales conocidos por influir en ella, como el ejercicio físico, el clima y la dieta.

La variabilidad del gen LRP5 y sus implicaciones en la salud humana

La investigación identificó numerosas mutaciones en el gen LRP5 entre individuos sanos de la población actual. Estas mutaciones se encuentran en regiones del genoma que apenas han cambiado a lo largo de la evolución humana, también llamadas “regiones conservadas”.

“Las mutaciones en las regiones conservadas del genoma suelen dar lugar a cambios fenotípicos importantes. Se trata de regiones de ADN heredadas durante miles de años, que la evolución ha conservado por alguna razón. Sin embargo, observamos que en el gen LRP5 de los humanos hay un enriquecimiento de este tipo de mutaciones comparado con poblaciones arcaicas como los neandertales o los denisovanos.  A pesar de ello, estas mutaciones recientes no causan enfermedades, sino que se encuentran en individuos sanos que presentan más o menos densidad ósea, pero dentro de un rango de normalidad. Esto sugiere que podría haberse relajado la selección en este gen en el linaje humano”.

En las poblaciones actuales estas mutaciones podrían tener un papel clave en enfermedades como la osteoporosis o el Síndrome de osteoporosis-pseudoglioma, una enfermedad ósea poco frecuente que puede causar fracturas espontáneas o precedidas de un traumatismo mínimo.

Futuros estudios pueden ayudar a determinar el papel hereditario de la densidad ósea en la salud humana a partir de su historia evolutiva.

Artículo de referencia:

Roca-Ayats, N., Maceda, I., Bruque, C.D. et al. Evolutionary and functional analyses of LRP5 in archaic and extant modern humans. Hum Genomics 18, 53 (2024). https://doi.org/10.1186/s40246-024-00616-6