Els humans moderns som més alts i esvelts del que van ser els nostres avantpassats, i aquests, alhora, més esvelts que les poblacions arcaiques coetànies com els neandertals o els denisovans. Aquest procés de "gracilització" es caracteritza per una menor densitat òssia dels sapiens actuals i s’ha explicat tradicionalment per fenòmens ambientals, com una major activitat física i càrrega mecànica dels nostres avantpassats més robustos, factors que avui sabem que incrementen la densitat dels ossos. No obstant això, fins ara no s’havia trobat cap evidència genètica que jugués un paper en l’evolució de la densitat òssia dels homínids.

Ara un equip de recerca coliderat per l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE), un centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Pompeu Fabra (UPF), i la Universitat de Barcelona (UB), ha descobert que les variacions del gen LRP5 van contribuir a la diferència en la densitat òssia entre poblacions de sapiens arcaics, neandertals, denisovans i humans moderns, amb una menor densitat d’aquests últims. L’equip també ha analitzat diferents variants genètiques en aquest gen entre les actuals poblacions del món, així com entre individus sans, amb potencials implicacions per a la salut humana.

Els gens que determinen la densitat òssia van ser seleccionats fa milers d’anys

Estudis arqueològics anteriors havien identificat una major densitat òssia i pes en l’esquelet de les restes neandertals trobades a “La Sima de los Huesos” (Atapuerca) en comparació amb els humans moderns. No obstant això, es desconeixia si hi havia una base genètica darrere d’aquest fenomen.

Imatge esquerra: Esquelet d’Homo sapiens al Museu de Zoologia de la Universitat de Cambridge, Anglaterra. Crèdit a Emőke Dénes, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons.  Imatge dreta: Esquelet d'home adult neandertal. Crèdit a Tim Evanson (CC-BY-SA).

Mitjançant alguns genomes disponibles de poblacions humanes arcaiques de sapiens, neandertals i denisovans, l’equip va realitzar una anàlisi evolutiva i funcional del gen LRP5, conegut per la seva implicació en la densitat òssia en humans. La investigació va revelar unes variants úniques del gen LRP5 que difereixen entre neandertals, denisovans i sapiens arcaics i moderns. Aquestes variants serien les responsables de l’elevada densitat òssia dels neandertals.

“Les variants LRP5 dels sapiens arcaics perduren avui dia. Això suggereix que, tot i els diversos encreuaments que van ocórrer entre humans arcaics i altres poblacions com els denisovans i neandertals, les variants genètiques d’origen neandertal o denisovà del gen no van prosperar i no hem heretat una alta densitat òssia. Possiblement, això es perquè la variant neandertal o denisovana no proporcionava cap avantatge als sapiens en aquell context”, comenta Óscar Lao, investigador principal de l’IBE i colíder de la investigació.

"En aquest treball es van realitzar estudis funcionals de les mutacions del gen LRP5 trobades en els neandertals i denisovans i es va poder demostrar que diverses d’elles es comporten de manera similar a les que produeixen una alta massa òssia en humans actuals", destaquen Daniel Grinberg, Susanna Balcells i Neus Roca-Ayats, de la Facultat de Biologia de la UB i colíders del treball en el qual també ha participat Leonardo Mellibovsky, de l’Institut Hospital del Mar d’Investigacions Mèdiques (IMIM).

Variants del gen LRP5 contribueixen a les diferències de densitat òssia en les poblacions del món

Investigacions anteriors havien descrit que les poblacions actuals de l’Àfrica subsahariana posseeixen una densitat òssia més alta en comparació amb altres poblacions mundials.

Aquesta evidència apuntaria que la densitat òssia dels humans ve determinada en part per la genètica, i no només per factors ambientals coneguts que influeixen en ella, com l’exercici físic, el clima i la dieta.

La variabilitat del gen LRP5 i les seves implicacions en la salut humana

La investigació va identificar nombroses mutacions en el gen LRP5 entre individus sans de la població actual. Aquestes mutacions es troben en regions del genoma que gairebé no han canviat al llarg de l’evolució humana, també anomenades "regions conservades".

“Les mutacions en les regions conservades del genoma solen donar lloc a canvis fenotípics importants. Es tracta de regions d’ADN heretades durant milers d’anys, que l’evolució ha conservat per alguna raó. No obstant això, observem que en el gen LRP5 dels humans hi ha un enriquiment d’aquest tipus de mutacions en comparació amb poblacions arcaiques com els neandertals o els denisovans. Tot i això, aquestes mutacions recents no causen malalties, sinó que es troben en individus sans que presenten més o menys densitat òssia, però dins d’un rang de normalitat. Això suggereix que podria haver-se relaxat la selecció en aquest gen en el llinatge humà”.

En les poblacions actuals aquestes mutacions podrien tenir un paper clau en malalties com l’osteoporosi o la Síndrome d’osteoporosi-pseudoglioma, una malaltia òssia poc freqüent que pot causar fractures espontànies o precedides d’un traumatisme mínim.

Futurs estudis poden ajudar a determinar el paper hereditari de la densitat òssia en la salut humana a partir de la seva història evolutiva.

Article de referència:

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