Download Cambios en la dieta y evolución humana

Cambios en la dieta y evolución humana
Ana María Pérez Egea
Cambios en la dieta y evolución
humana
Las adaptaciones del genoma humano a la
dieta consumida a lo largo de la evolución
Diabetes
Obesidad
En. Cardiovasculares
Cáncer
- La diferenciación de las
poblaciones
- Sentar las bases genéticas
de la diversidad humana.
Los principales transiciones de la dieta durante
la evolución humana
Los principales transiciones de la dieta durante la evolución humana
Homo
Australopithecus
Ardipithecus ramidus
En general, esta transformación de la dieta dio lugar a un exceso de disponibilidad de
calorías y el sedentarismo.
Cambios en la dieta y evolución humana
Las adaptaciones del genoma a los factores
ambientales en la población humana por lo
general tardan cientos de generaciones (en miles
de años).
Pero las transformaciones sociales, culturales, y la dieta en la sociedad humana son
cada vez más rápidas
Cambios en la dieta y evolución humana
Malas adaptaciones del genoma a los rápidos cambios de la dieta puede ser la base
de una amplia gama de enfermedades de la sociedad moderna.
Cambios en la dieta y evolución humana
Hipótesis del gen ahorrador
Esta hipótesis propone la existencia de genes que promueven la utilización de los alimentos más
eficiente, y la deposición de grasa, en las épocas de abundancia de alimento y confieren a sus
portadores una mayor probabilidad de supervivencia durante las épocas de hambruna.
Estos genes se adaptaron a la antigua forma de vida cazador-recolector, con frecuentes ciclos de
abundancia y hambruna, pero no son genes adaptativos en la sociedad moderna, donde hay un
exceso de disponibilidad de energía, lo cual puede desencadenar trastornos metabólicos ,como
la
diabetes tipo 2 y la obesidad
Cambios en la dieta y evolución humana
Hipótesis de la conexión carnívoro
Propone que la resistencia a la insulina era probablemente una ventaja para
nuestros ancestros ya que tenían una dieta baja en carbohidratos y alta en
proteínas.
Sin embargo, la dieta rica en carbohidratos después de la aparición de la
agricultura y con la Revolución Industrial donde hay una dieta con un gran
contenido en glucosa ha provocado que la resistencia a la insulina sea
perjudicial, contribuyendo a la aparición de la diabetes.
Cambios en la dieta y evolución humana
Hay una teoría, que propone cambiar nuestra dieta por la dieta
de nuestros antepasados del Paleolítico.
La dieta del Paleolítico
Para cumplir con la limitación de nuestro genoma y así
evitaríamos una amplia variedad de enfermedades de la
sociedad moderna.
Los principales transiciones de la dieta durante la
evolución humana
Los diferentes recursos ambientales en los distintos continentes hizo que se
domesticaran especies características de cada localidad y por lo tanto, habría
una adaptación dietética específica para cada región.
Detección de la selección natural
• Análisis comparativo de secuencias
• Diferenciación de la población y la correlación
del medio ambiente
• Pruebas basadas en halo tipos
Detección de la selección natural
Ejemplo
El análisis comparativo
De la tasa de evolución en las regiones promotoras con las regiones neutras
intrón produjo un sorprendente descubrimiento de que los genes
relacionados con la nutrición han experimentado una selección positiva en las
regiones reguladoras.
Ejemplos de la adaptación metabólica:
La digestión de la lactosa
El metabolismo del almidón
Y además se han adaptado a las diversas fuentes de alimentos al cambiar los
niveles de expresión génica.
Deteccion de la selección natural
Para detectar los patrones de variación como resultado de la adaptación a
diferentes variables ambientales se puede realizar por: Diferenciación de la
población mide la diferencia de frecuencia de los alelos entre las poblaciones.
Diferenciación de la población grande por lo general indica la presencia de la
selección natural y adaptación local:
ADH1B en el metabolismo del alcohol
HFE en el metabolismo del hierro
LCT en la digestión de lactosa
Se observó una correlación directa entre la frecuencia de los alelos y las
variables ambientales también es una marca de adaptación a diferentes
grados de presión selectiva. Este método se denomina correlación ambiental
Una ventaja de este método es que se aplica con el conocimiento de la
presión selectiva, mientras que todos los otros enfoques descritos
anteriormente sólo examinar la información de la secuencia.
EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A
LA DIETA
Para ilustrar la acción de la selección natural hay varios casos bien estudiados de la adaptación
del metabolismo y / o prácticas relacionadas con la dieta:
•
•
•
•
Digestión del Almidón
Metabolismo del alcohol
Percepción y sabor amargo
La capacidad de digerir la lactosa de la leche
en la edad adulta
EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A LA DIETA
La capacidad de digerir la lactosa de la leche en la edad adulta
En la mayoría de los mamíferos, incluyendo seres humanos, pierden la
capacidad de digerir la lactosa después del destete debido a la
disminución de la expresión de esta enzima .
La capacidad de digerir la lactosa de la leche en la edad adulta tiene
una base genética y se hereda como un rasgo dominante.
La ventaja derivada de esa mutación debió de ser muy importante, ya
que se ha extendido de forma considerable en un tiempo
relativamente breve
Un estudio más reciente en el Oriente Medio también reveló un
haplotipo específico de la población responsable de LP
EJEMPLOS DE ADAPTACIONES
GENICAS A LA DIETA
Tolerancia a la lactosa elevada en:
Los europeos del norte (> 90% de los suecos y daneses) y disminuye a lo largo del sur de
Europa y Oriente Medio (~ 50% en español, francés, y las poblaciones de pastores árabes).
también es prevalente en los grupos de pastores africanos, al igual que los tutsis (90%) y
Fulani (~ 50%) .
Tolerancia a la lactosa baja en los países de África y Asia (~ 5.20% en el África Occidental y
~ 1% en chino). Debido a que son principalmente agricultores
EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A LA DIETA
Se estima que las mutaciones se han producido aprox:
8000-9000 mill.de años en los Europeos del norte
2700-6800 mill.de años en África Oriental
4000 mill.de años en los Saudíes
Estas datos son consistentes ya que coinciden con la transición al Neolítico y la
aparición de la agricultura y la ganadería en cada región.
Pero resulta que la tolerancia a la lactosa no sólo ha aparecido en europeos del norte; en
tres pueblos africanos de pastores también se ha producido y lo más curioso es que la
mutación que lo permite es diferente en cada uno de los cuatro casos. La ventaja derivada
de esa mutación debió de ser muy importante, ya que se ha extendido de forma
considerable en un tiempo relativamente breve
EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A LA DIETA
Digestión del Almidón
El gen AMY1 , codifica la amilasa salival para la digestión del almidón.
Hay una amplia variedad en el número de copias entre los individuos y entre poblaciones
humanas.
El número de copias del gen se correlaciona con la expresión de la proteína.
Las poblaciones que consumen dietas altas en almidón, como las poblaciones agrícolas de
los norteamericanos de origen europeo y japonés tienen un mayor número de copias de
AMY1 que las poblaciones con dietas bajas en almidón, como los cazadores-recolectores
en los bosques tropicales y cerca del Círculo Polar Ártico.
Los análisis comparativos con otros primates sugieren que la copia adicional de AMY1 fue
adquirida en el linaje humano.
En conjunto, las variaciones en el número de copias de AMY1 entre las diferentes
poblaciones se sugiere que sea una consecuencia de la adaptación regional a las dietas con
un contenido de almidón diferentes
.
EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A LA DIETA
Metabolismo del alcohol
El etanol se oxida a acetaldehído por la enzima alcohol deshidrogenasa ( ADH ), y posteriormente
se oxida a ácido acético por aldehído deshidrogenasa ( ALDH ). El metabolismo del etanol varía
ampliamente entre los individuos debido a las variaciones
genéticas de estos 2 genes.
EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A
LA DIETA
Uno de los polimorfismos mejor estudiados que influyen en el metabolismo del etanol
es :
ADH1B Arg47His (rs1229984)
El alelo deriva ADH1B * las sustituciones por His en la posición His cambia el pKa de
la alcohol deshidrogenasa 8,5 a 10,0, lo que provoca un aumento de 40 veces la K m y
de 100 veces la V max , del metabolismo del alcohol .
La distribución mundial del alelo ADH1B * 47His presenta altas frecuencias sólo en el
oeste y el este de Asia, pero está casi ausente en otras regiones .
Curiosamente, los datos moleculares que sugieren que la aparición de este alelo fue
aprox.7000 ~ 10.000 mya coincidiendo con el origen de la domesticación del arroz en
Asia oriental .
Por lo tanto, se propuso que el aumento de ADH1B frecuencia * 47His fue una
adaptación a la domesticación del arroz y la posterior producción y el consumo de
alimentos fermentados y / o bebidas.
ADH1B * 47His permite la rápida acumulación de acetaldehído cuando se consume
alcohol. El acetaldehído es tóxico y puede causar una reacción de rubor, que se
propone tener un efecto protector del consumo excesivo de alcohol . Por ello, el
ADH1B * 47His se ha demostrado que protege contra el alcoholismo .
Cambios en la dieta y evolución humana
Direcciones futuras
El avance de las tecnologías de secuenciación pueden permitir la búsqueda
de genes adaptados a la dieta y así se podrá conocer las bases genéticas de
algunas enfermedades.
Se podrá comparar secuencias del genoma de los grupos indígenas
Debido a su homogeneidad genética y las características de sus hábitos
alimentarios.
Por ejemplo, los inuit y los masai, su dieta basada en animales, high-fat/lowcarbohydrate.
El aumento de las secuencias genómicas, junto con una acumulación de
información dietética y fenotípica, ofrecerá una oportunidad para detectar
cambios en la frecuencia, incluso pequeñas, en respuesta a factores
ambientales, incluyendo componentes de la dieta .