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EVOLUÇÃO

Uma adaptação singular às alturas

Alterações genéticas comuns em povos originários dos Andes, diferentes das encontradas em nativos da Etiópia e do Tibete, podem favorecer a vida em altitude

Homem Quéchua na província de Puno, no Peru

James Leocadi/Flickr

A cerca de 4 mil metros acima do nível do mar, o altiplano andino é uma das regiões mais altas do mundo ocupadas continuamente pelo ser humano. Pontas de lança e raspadores de pedra encontrados em sítios arqueológicos no sul do Peru indicam que grupos humanos se instalaram nessa área de terras planas e elevadas por volta de 12 mil anos atrás, apenas dois ou três milênios depois de alcançar o continente sul-americano. Os biólogos imaginam que uma permanência tão longa em ambiente pouco hospitaleiro – o frio é intenso, a insolação elevada e a concentração de oxigênio bem inferior à do ar em terras mais baixas – só teria sido possível porque, à medida que as gerações se sucederam, características genéticas favoráveis à vida nessas condições extremas teriam surgido ou se disseminado entre seus habitantes.

Em um estudo publicado on-line em 24 de agosto na revista Scientific Reports, pesquisadores brasileiros identificaram formas alteradas (variantes) de três genes que parecem preparar o corpo para a vida em altitudes elevadas. Essas modificações gênicas ocorrem em vários povos nativos das Américas, mas chegam a ser de 20 a 100 vezes mais comuns nas populações que habitam o altiplano há milhares de anos, como os integrantes das etnias Quéchua e Aimará, do que nas que vivem em terras baixas.

Thomas Quine/Flickr Quéchuas têm maior frequência de variantes que favorecem a vida em altitudeThomas Quine/Flickr

“Essas alterações genéticas devem ser muito antigas”, conta a geneticista Tábita Hünemeier, professora do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB-USP) e uma das coordenadoras do estudo. “Uma fração pequena dos primeiros grupos humanos que chegaram às Américas milhares de anos atrás possivelmente apresentava essas variantes que, por favorecerem a sobrevivência em grandes altitudes, tornaram-se mais comuns nas populações instaladas em áreas bem acima do nível do mar.”

Os grupos de Tábita e dos geneticistas Maria Cátira Bortolini e Francisco Salzano, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), identificaram as variantes dos genes SP100, DUOX2 e CLC ao comparar o material genético de 63 indivíduos Quéchua e Aimará com a de 259 integrantes de 25 povos originários das terras baixas da Mesoamérica (México e América Central) e da América do Sul. Entre 35% e 50% dos Quéchua e Aimará apresentam modificações nos genes SP100, DUOX2 e CLC. Elas ocorrem em menos de 1% dos integrantes das etnias Kaqchikel e Tepehuano, da Mesoamérica, e Kogi, da Colômbia, e em menos de 0,5% dos povos Karitiana e Suruí, da Amazônia brasileira.

As formas alteradas do gene SP100 são expressas em maior quantidade nos músculos e há indícios de que evitem a morte das células em situações de baixa concentração de oxigênio (hipóxia). Já as variantes do DUOX2, mais ativas nos pulmões e nos vasos sanguíneos, reduziriam a inflamação pulmonar decorrente da hipóxia e estimulariam a proliferação de vasos sanguíneos, enquanto as formas alteradas do CLC, sugerem estudos com animais, reduziriam processos inflamatórios que prejudicam a gestação.

O aumento da frequência dessas variantes nos povos do altiplano não teria ocorrido por acaso, indicam as análises realizadas por Cainã Couto da Silva e Kelly Nunes, do grupo da USP, e Vanessa Jacovas, da UFRGS. “Verificamos que as alterações nesses três genes são sempre herdadas em bloco”, conta Cainã. “Isso é incomum e sugere que seja resultado de seleção natural”, completa Kelly. Proposto pelos naturalistas britânicos Charles Darwin e Alfred Wallace em meados do século XIX, o mecanismo de evolução dos seres vivos por seleção natural se baseia na ideia de que indivíduos com características que aumentam sua chance de sobreviver e procriar sob certas variações ambientais deixam mais descendentes. Hoje se sabe que essas características são baseadas em variações genéticas, que, quando favorecidas pela seleção natural, acabam se disseminando em populações ou espécies.

Pedro Szekely/Wikimedia Commons Aimarás na Bolívia, também parte do altiplano andinoPedro Szekely/Wikimedia Commons

As alterações identificadas agora nos três genes se somam às observadas em outros 10 genes que também favoreceriam a vida em altitudes elevadas, onde a disponibilidade de oxigênio chega a ser 40% menor do que ao nível do mar. Estudos anteriores já haviam registrado em povos originários do altiplano andino variantes de seis genes – em metade deles, elas estariam associadas à redução da morte celular; na outra metade, à proteção cardiovascular. Já as etnias que vivem há milhares de anos nas terras altas do platô tibetano, na Ásia, ou nas montanhas Semien, na Etiópia, norte da África, apresentam com mais frequência formas alteradas de quatro genes que, quando há pouco oxigênio disponível, acionam uma via alternativa de produção de energia. “Esses dados sugerem que, sob um mesmo tipo de pressão seletiva, soluções genéticas diversas emergiram e afetaram diferentes vias fisiológicas de adaptação”, conta Tábita.

Especialista em fisiologia cardiovascular, o bacharel em esporte Julio Cesar Batista Ferreira, professor do Instituto de Ciências Biomédicas da USP (ICB-USP), considera a identificação das alterações nos genes SP100, DUOX2 e CLC um achado importante do ponto de vista clínico, que, por isso, merece ser investigado de modo mais aprofundado. “É preciso confirmar em experimentos com células e animais de laboratório o efeito que essas alterações produzem nos seres vivos”, explica Ferreira, que não participou do estudo da Scientific Reports. Ele justifica a necessidade de estudos mais detalhados pelo potencial impacto que a adaptação das células a baixas concentração de oxigênio poderia ter no tratamento de alguns problemas de saúde, como o infarto do miocárdio e o acidente vascular cerebral (AVC). Tanto em um caso como em outro, as células do coração e do cérebro ficam privadas de oxigênio e morrem depois de algum tempo. “Caso se comprove que alguma das mutações protege os povos do altiplano da hipóxia, talvez seja possível encontrar compostos que simulem esse efeito e permitam aumentar o tempo de tolerância do tecido cardíaco ou cerebral à redução de oxigênio que ocorre no infarto e no AVC”, explica. “Vale a pena seguir com a investigação de cada um desses genes.”

Projeto
Diversidade genômica dos nativos americanos (nº 15/26875-9); Modalidade Jovem Pesquisador; Pesquisadora responsável Tábita Hünemeier (USP); Investimento R$ 614.905,16.

Artigo científico
JACOVAS, V. C. et al. Selection scan reveals three new loci related to high altitude adaptation in Native Andeans. Scientific Reports. 24 ago. 2018.