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¿CÓMO EVOLUCIONÓ LA CARA HUMANA?

 EL SÍNDROME DE WILLIAMS NOS APORTA PISTAS

August 21, 2020

SÍNDROME DE WILLIAMS

¿Qué cambios moleculares y celulares han ocurrido durante la evolución humana? Es la pregunta que intentan responder nuestros dos grupos desde Italia y España. En Milán estudiamos los trastornos del desarrollo neuronal y técnicas para desarrollar modelos de laboratorio de estos. En Barcelona, los fundamentos biológicos del lenguaje y la mente humana, con atención a la evolución del Homo sapiens.


Ambos grupos tenemos un interés común en las características únicas del Síndrome de Williams-Beuren, cuya genética alberga pistas sobre cómo el ser humano se domesticó a sí mismo.


El síndrome de Williams y la cresta neuronal
El síndrome de Williams está causado por la pérdida de la región del mismo nombre, una pequeña parte del cromosoma 7. Los humanos tienen dos copias de cada cromosoma, uno por cada progenitor, pero las personas con este síndrome tienen solo una.


Este síndrome provoca un crecimiento ralentizado y discapacidad intelectual, pero también una alta sociabilidad. Los pacientes de Williams pueden llegar a ser muy amigables incluso con desconocidos. Además, tienen una alta capacidad para el aprendizaje del lenguaje y la música.
También causa un aspecto facial muy característico.


Otras personas tienen tres copias de la región de Williams en vez de una. Este trastorno se llama “7dup” (duplicación en el cromosoma 7). Los afectados muestran rasgos diametralmente opuestos en la forma de la nariz y la frente, en comparación con los de Williams. Al contrario que ellos, tienen sociabilidad reducida o autismo.


Por ello, es posible que los genes detrás de estas condiciones influyan en el desarrollo de nuestra forma de la cara, cognición y sociabilidad.
El síndrome de Williams está asociado a la reducción de las células madre de la cresta neuronal. Estas células derivan en otros tipos de células en el cuerpo, como las del cráneo y la cara. También están ligadas a la reacciones de miedo y la agresividad.


¿Nos parecemos a los animales domesticados?
Los humanos modernos tenemos características similares a las que poseen los animales domesticados. Tenemos una mandíbula y dientes más pequeños y una cara más retraída respecto a nuestros primos lejanos, los neandertales. Estas diferencias son similares a las que encontramos entre lobos y perros y otros pares de animales salvajes y domesticados.
Detrás de estos cambios está una reducción del número de células de la cresta neuronal, como en el síndrome de Williams. En perros, la variación en uno de los genes de la región de Williams los hace más sociales.


Sin embargo, nadie había probado hasta ahora si otros genes de la región causaron cambios nuestra especie. ¿Hay otras similitudes entre nuestra evolución, el síndrome de Williams y la domesticación?


¿Nos volvimos más sociales en nuestra evolución?
La teoría de que las similitudes entre los seres humanos modernos y los animales domesticados se deben a un proceso evolutivo similar se llama teoría de la autodomesticación. Aunque la idea es antigua, no ha sido posible comprobarla de manera empírica hasta hace poco, gracias a lo que sabemos de las células de la cresta neuronal y la domesticación.


Células madre y la región de Williams
Hay un paciente especial del síndrome de Williams con una versión moderada del mismo. En esta persona, algunos genes de la región de Williams conservan dos copias, y no una. Como consecuencia, tiene una versión del síndrome más suave, con menos cambios faciales y discapacidad intelectual.
Nosotros hemos estudiado los efectos de uno de los genes preservados en este paciente (BAZ1B) mediante reprogramación celular. Esta tecnología consiste en revertir células de la piel a un estado de célula madre, que pueden luego ser convertidas en cualquier tipo de células que forman el cuerpo. Los biólogos usan esta tecnología para hacer pruebas en tejidos que no sería posible obtener de otra manera, como el cerebro y la cresta neuronal.


Los genes de nuestras caras
Para ello, tomamos muestras de pacientes de las condiciones que afectan a la región de Williams. Luego, usando esta tecnología, obtuvimos una lista de genes controlados por BAZ1B o afectados por su expresión en las células de cresta neuronal.
Después, descubrimos que los genes afectados por BAZ1B están asociados con cambios en la evolución humana. Estos cambios representan una cantidad de mutaciones presentes en proporción muy alta en las poblaciones de seres humanos actuales. Esto indica que la evolución de nuestra cara y posiblemente nuestra cognición están influidas por este gen.


Biomedicina y evolución
En la variación del cráneo y la cara de los humanos modernos, los pacientes del síndrome de Williams y de 7dup representan dos puntos extremos. Sin embargo, hemos descubierto que también pueden ser una puerta a la comprensión de nuestra historia evolutiva. Los estudios de estas condiciones clínicas son de gran utilidad para entender nuestra evolución.
Así, hemos producido la primera evidencia de autodomesticación en el ser humano, definida como cambios en las células de la cresta neuronal durante la evolución humana.
Este trabajo publicado en la revista Science Advances muestra que es posible poner a prueba genes y mutaciones que han cambiado en la evolución del Homo sapiens, y que es posible inferir información sobre su rol en la biología humana.


Este artículo ha sido escrito con la colaboración de Matteo Zanella, PhD Student en la Stem cell epigenetics Unit del IEO - Istituto Europeo di Oncologiaco, y coautor del estudio publicado en Science Advances.

Rendición artística de los resultados del estudio, en el que se compara un ser humano antiguo con uno moderno. Copyright de Sofia Greta Catizone.

Autores: 

Alejandro G. Muñoz Andirkó

PhD student, Universidad de Barcelona


Soy estudiante de doctorado en la Iniciativa Biolingüística de Barcelona, bajo la dirección del Prof. Cedric Boeckx. Aunque tengo experiencia en Lingüística, mi trabajo actual tiene un enfoque evolutivo; Estudio la cognición humana desde una metodología interdisciplinaria, manipulando datos de genética, neurobiología, cognición comparada, arqueología y desarrollo temprano del cerebro y el cráneo para comprender la "condición humana".
Otros intereses académicos incluyen Bioinformática, Filosofía de la Biología y Filosofía de la Ciencia.

Alessandro Vitriolo
Becario postdoctoral, Universidad de Milán


Estudiante de Doctorado en Computación en la Unidad de Epigenética de Células Madre del Instituto Europeo de Oncología.

Cedric Boeckx
ICREA Profesor, Universidad de Barcelona


Mi investigación actual se centra en desarrollar lo que a veces se denomina el programa biolingüístico o biología cognitiva, una empresa interdisciplinaria que busca descubrir los fundamentos biológicos de la facultad y la cognición del lenguaje humano.  

Giuseppe Testa
Catedrático del Departamento de Oncología y Hematología-Oncología, Universidad de Milán


Director de la Unidad de epigenética de células madre del Instituto Europeo de Oncología
https://www.ieo.it/en/RESEARCH/People/Researchers/Testa-Giuseppe/

Pedro Tiago Martins
PhD Student, Universidad de Barcelona


PhD Student, Universitat de Barcelona  

Cláusula de Divulgación
Alejandro G. Muñoz Andirkó recibe fondos del Fondo Social Europeo y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.
Alessandro Vitriolo works in Prof.Testa's group. Laboratory of Stem Cell Epigenetics, IEO, European Institute of Oncology, IRCCS, Milan, Italy Department of Oncology and Hemato-Oncology, University of Milan, Milan, Italy
Cedric Boeckx recibe fondos del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, y de AGAUR (Generalitat de Catalunya).
giuseppe.testa@ieo.it receives funding from European Research Council, Horizon 2020 Framework Programme, Telethon Foundation, Italian National Research Council, Italian Ministry of Health
Pedro Tiago Martins reconoce aportación económica de la Fundação Para a Ciência e a Tecnologia.

Universidad de Barcelona

Fundada en 1450, la Universidad de Barcelona es la principal universidad pública de Cataluña y una de las instituciones de educación superior más prestigiosas del Estado. La UB es la única universidad española que forma parte de la Liga de Universidades Europeas de Investigación (LERU), una asociación que agrupa a los 23 centros universitarios de investigación más importantes del continente. Según el Center for World University Rankings (CWUR), la UB se posiciona entre las 100 mejores universidades del mundo. En 2016, The Times Higher Education la incluyó entre las 25 mejores del mundo con más de 400 años de historia.

La Universidad de Barcelona dispone de una gran oferta formativa, que comprende 74 grados, 151 másteres universitarios oficiales y 48 programas de doctorado. Cuenta con más de 44.000 estudiantes de grado y 19.000 de máster, posgrado y doctorado. Un 15 % de este alumnado es internacional y procede de 122 países.

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