La papa, un superpoder digestivo para los indígenas andinos que impactó su ADN

Durante miles de años, la papa ha sido fundamental en la vida de los pueblos indígenas de los Andes. Estas comunidades fueron las primeras en domesticar este cultivo rico en almidón, convirtiéndolo en un alimento esencial mucho antes de que la papa se difundiera a nivel mundial. Recientemente, un estudio reveló que esta antigua dependencia de la papa podría haber moldeado también la evolución humana.

Los indígenas en Perú portan más copias de un gen relacionado con la digestión del almidón que cualquier otra población conocida. Un estudio, co-dirigido por investigadores de la Universidad de California - Los Ángeles y la Universidad de Buffalo, sugiere que la selección natural comenzó a favorecer a los indígenas andinos con un número especialmente alto del gen de la amilasa salival, conocido como AMY1, alrededor de la misma época en que la papa se estableció en las regiones altas andinas, aproximadamente hace entre 6,000 y 10,000 años.

Los hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Nature Communications.

Una ventaja genética para digerir almidón

Las personas que poseen más copias de AMY1 generalmente producen mayores cantidades de la enzima amilasa en su saliva y se cree que procesan el almidón de manera más eficiente, según Abigail Bigham, profesora asociada de antropología en la UCLA que estudia poblaciones en los Andes peruanos y en el Himalaya de Nepal.

Para el estudio, Bigham y su equipo de antropólogos evolutivos recolectaron ADN de hablantes quechuas de los Andes peruanos y compararon estas muestras con bases de datos genómicas que contienen miles de muestras de ADN de decenas de poblaciones humanas actuales.

"Los Andes a gran altitud son conocidos por ser una región rica para entender la adaptación evolutiva humana, como por ejemplo la hipoxia, en la que los tejidos no reciben suficiente oxígeno", dijo Bigham, cuya investigación previa con la coautora Kelsey Jorgensen, entonces becaria postdoctoral, proporcionó evidencia de selección en la vía de digestión del almidón de los pueblos andinos. "Esta nueva investigación resalta cómo los Andes son útiles para entender la adaptación evolutiva humana a otras presiones ambientales selectivas como la dieta".

El coautor correspondiente Omer Gokcumen, profesor de ciencias biológicas en la Universidad de Buffalo, mostró previamente que la primera duplicación de AMY1 ocurrió en humanos hace al menos 800,000 años. Afirmó que los nuevos hallazgos proporcionan evidencia inusualmente fuerte de que la selección natural actuó sobre este gen en los Andes después de que comenzó el cultivo de la papa.

"Los biólogos han sospechado durante mucho tiempo que diferentes grupos de humanos han evolucionado adaptaciones genéticas en respuesta a sus dietas", comentó, "pero hay muy pocos casos donde la evidencia es tan contundente".

Cómo la agricultura de la papa moldeó la evolución andina

Los ancestros de los indígenas andinos ya poseían diferentes números de copias de AMY1 antes de asentarse en las tierras altas y domesticar la papa. Algunos individuos llevaban relativamente pocas copias, mientras que otros tenían muchas.

Sin embargo, una vez que la papa se convirtió en una fuente alimentaria importante, las personas con un mayor número de copias de AMY1 parecen haber obtenido una ventaja evolutiva.

Los investigadores estimaron que, comenzando hace unos 10,000 años, las personas con aproximadamente 10 o más copias tenían una ventaja de supervivencia o reproductiva del 1.24% por generación.

"La evolución es como esculpir una estatua, no construir un edificio", dijo Gokcumen. "No es que los indígenas andinos hayan ganado copias adicionales de AMY1 una vez que comenzaron a comer papa. En cambio, aquellos con un menor número de copias fueron eliminados de la población con el tiempo, quizás porque tuvieron menos descendencia, y los que tenían un mayor número de copias permanecieron".

Con el paso de muchas generaciones, ese proceso generó una diferencia notable. Los indígenas que viven en Perú hoy en día tienen un promedio de 10 copias de AMY1, aproximadamente de dos a cuatro más copias que cualquiera de las otras 83 poblaciones examinadas en el estudio.

Una firma agrícola de la papa en el ADN humano

Los investigadores también compararon a los indígenas peruanos con los Maya, una población indígena en México que comparte una historia evolutiva con los pueblos andinos pero no tiene tradición de cultivo de papa.

En promedio, los indígenas peruanos llevaban 10 copias de AMY1, en comparación con seis entre los mayas.

Esta diferencia apoyó la idea de que el cultivo de papa desempeñó un papel importante, pero los investigadores tuvieron que descartar otro evento mayor en la historia indígena americana.

Después del contacto europeo en el siglo XV, las poblaciones indígenas de las Américas disminuyeron drásticamente debido a enfermedades, hambrunas, violencia, conflictos y la rápida pérdida de diversidad genética.

Por lo tanto, los investigadores tuvieron que determinar si este severo cuello de botella poblacional podría haber reducido el número de personas que llevaban menos copias de AMY1, creando la apariencia de selección natural incluso si el consumo de papa no era la causa.

Separar esas posibilidades fue uno de los principales desafíos del estudio.

Utilizando tecnologías de secuenciación de ADN ultra largo de última generación junto con conjuntos de datos comparativos recién disponibles, el equipo encontró que los altos números de copias de AMY1 ya se habían vuelto más comunes en los Andes varios miles de años antes de la llegada de los europeos.

Ese momento respalda la conclusión de que la selección natural asociada con la dieta, en lugar del colapso poblacional posterior, fue responsable del patrón genético observado hoy.

Qué revelan las antiguas papas sobre la adaptación humana

Bigham comentó que los hallazgos podrían alentar una investigación más amplia sobre las poblaciones humanas que viven en altitudes elevadas, donde las personas enfrentan desafíos que van más allá de la baja disponibilidad de oxígeno. La vida diaria también puede involucrar recursos alimentarios limitados, junto con una intensa exposición a temperaturas frías y rayos ultravioletas.

La investigación también plantea una cuestión mucho más amplia sobre cómo los humanos podrían seguir adaptándose a las dietas modernas. Para muchas personas hoy en día, los alimentos y las cocinas de todo el mundo son más accesibles que nunca, sin embargo, la adaptación genética sigue siendo parte de la historia humana.

"Existen ideas como la dieta paleo, que se adapta al ambiente paleolítico y dice que no estamos preparados para comer alimentos que provienen de la domesticación", comentó. "Pero creo que esta investigación muestra que las poblaciones humanas han respondido y evolucionado ante las condiciones alimentarias cambiantes en los últimos 10,000 años. Nuestras vías metabólicas no son simplemente un producto de ese pasado paleolítico".

Otros colaboradores en la investigación incluyeron a investigadores de la Universidad de Kansas, Universidad Estatal de Pensilvania, Universidad de Pennsylvania, Universidad de Puerto Rico en Cayey, Universidad de Syracuse, Universidad Cayetano Heredia en Perú y Universidad Bilkent en Turquía.

El trabajo fue apoyado por la National Science Foundation, National Institutes of Health y la Leakey Foundation.

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