La amplia pelvis humana en forma de cuenco es una característica física definitoria de nuestra especie. Sin él, no podríamos caminar erguidos ni dar a luz bebés con cerebros grandes. Ahora, un nuevo estudio de embriones humanos ha identificado la ventana en el desarrollo embrionario durante la cual la pelvis comienza a parecerse a la humana e identificó cientos de genes y regiones reguladoras de ARN que impulsan esta transformación. Muchos llevan las características de una fuerte selección natural para el bipedalismo, concluyen los autores.
“Es un estudio realmente impresionante, especialmente la parte genómica, que utiliza todas las campanas y silbatos del análisis de vanguardia”, dice Marcia Ponce de León, antropóloga de la Universidad de Zúrich (UZH) que fue no involucrado con el trabajo, que se informó esta semana en Avances de la ciencia. Los resultados, agrega, respaldan la idea de que la evolución a menudo produce nuevas características físicas al actuar sobre interruptores genéticos que afectan el desarrollo embrionario temprano. Tales predicciones son «fáciles de establecer pero muy difíciles de demostrar, y esto es lo que hicieron los autores», dice.
La cintura pélvica en los primates consta de tres partes principales: huesos en forma de cuchilla, llamados ilia, que se abren en abanico para formar las caderas y, debajo de ellos, dos huesos fusionados en forma de tubo conocidos como pubis e isquion, que dan forma al nacimiento. canal. Los grandes simios tienen ilia relativamente alargados que descansan planos contra la espalda de los animales, así como canales de parto relativamente estrechos. Los humanos tienen ilion más cortos y redondeados que se ensanchan y se curvan. Los ilion remodelados brindan puntos de unión para los músculos que hacen que caminar erguido sea más estable, y un canal de parto más ancho acomoda a nuestros bebés de gran cerebro. Terence Capellini, biólogo evolutivo de la Universidad de Harvard, dice que esos patrones pélvicos ya estaban surgiendo en los primeros ancestros humanos, como el homínido de 4,4 millones de años. Ardipithecus ramidusque tenía ilia ligeramente hacia afuera y se cree que al menos ocasionalmente caminó sobre dos pies.
Sin embargo, había sido un misterio cuándo y cómo esas características toman forma en la gestación humana. Muchas de las características pélvicas humanas clave, como su forma curva similar a un cuenco, ya están desarrolladas en la semana 29. Pero Capellini se preguntó si podrían emerger antes, cuando la pelvis aún no se ha convertido en hueso, sino que tiene un andamiaje hecho de cartílago.
Con el consentimiento de las mujeres que habían interrumpido legalmente sus embarazos, los investigadores examinaron bajo un microscopio embriones de 4 a 12 semanas de edad. Descubrieron que aproximadamente alrededor de la marca de 6 a 8 semanas, el ilion comienza a formarse y luego gira en su forma reveladora de cuenca. Incluso cuando otro cartílago dentro del embrión comienza a osificarse en hueso, el equipo de Capellini descubrió que esta etapa de cartílago en la pelvis parece persistir durante varias semanas más, dando a la estructura en desarrollo más tiempo para curvarse y rotar. “Estos no son huesos, es cartílago que está creciendo y expandiéndose y tomando esa forma”, dice Capellini.
Luego, los investigadores extrajeron ARN de diferentes regiones de la pelvis de los embriones para ver qué genes estaban activos en diferentes etapas de desarrollo. Luego, identificaron cientos de genes humanos dentro de secciones pélvicas específicas cuya actividad parecía aumentar o disminuir durante el primer trimestre. De estos, 261 genes estaban en el ilion. Muchos de los genes regulados a la baja están involucrados en convertir el cartílago en hueso, mientras que muchos de los genes regulados al alza mantienen el cartílago, dice Capellini, y posiblemente actúan para mantener el ilion en una etapa cartilaginosa por más tiempo.
Al comparar la actividad genética de la pelvis en desarrollo con la de un modelo de ratón, los investigadores también identificaron miles de interruptores genéticos de encendido/apagado aparentemente involucrados en la configuración de la pelvis humana. Los tramos de ADN dentro de esos interruptores parecen haber evolucionado rápidamente desde que nuestra especie se separó de nuestro ancestro común con los chimpancés. Pero entre los humanos modernos, esos bits reguladores en el ilion muestran una variación sorprendentemente pequeña. Esa uniformidad, dicen los investigadores, es una señal de que la selección natural ejerció, y continúa ejerciendo, una intensa presión sobre el ilion desarrollarse de una manera muy específica.
«Creemos que esto realmente apunta a los orígenes del bipedalismo en nuestro genoma», dice Capellini sobre el trabajo de su equipo.
Martin Häusler, antropólogo de UZH, dice que no está sorprendido por la evidencia de una intensa presión selectiva sobre la pelvis, pero agrega que los hallazgos ofrecen una mirada impresionante a algunos de los cambios pélvicos «en el origen mismo de lo que nos hace humanos». El trabajo futuro que compare embriones humanos con otros embriones de primates, en lugar de modelos de ratón, permitiría una mejor visión de cómo la selección natural reconfiguró la pelvis humana, agrega.
La comprensión emergente también podría ayudar a los científicos a idear tratamientos para los trastornos de la articulación de la cadera o predecir complicaciones en el parto, dice Nicole Webb, paleoantropóloga que estudia anatomía pélvica en la Universidad de Tübingen. Las desviaciones del programa genético que identificó el equipo de Capellini pueden provocar trastornos como la displasia de cadera y la artrosis de cadera, señala. “Espero que tenga implicaciones importantes para mejorar la vida de las personas. Eso sería enorme, conectar la paleoantropología con la vida real”, dice Webb.
