El 99,7% de nuestro genoma es neandertal, pero el 0,3% restante moldea nuestro rostro: un "interruptor" ancestral sigue activo.
Para entender nuestro rostro, los genetistas revivieron el ADN de una especie antigua en células de peces.
Comprender cómo se forman los rasgos del rostro humano sigue siendo una de las tareas más difíciles de la genética. Cada persona tiene una apariencia única, y solo una pequeña parte de los mecanismos responsables de la estructura facial está descifrada en la actualidad. Para acercarse a la solución, investigadores de la Universidad de Edimburgo recurrieron a nuestros parientes antiguos — neandertales, cuyos rostros se diferenciaban notablemente de los humanos por su mandíbula maciza, su nariz prominente y sus arcos superciliares marcados.
Los autores mostraron que un fragmento de ADN neandertal puede activar el gen responsable de la formación de la mandíbula inferior con más intensidad que el fragmento análogo en humanos. Esta característica puede explicar la parte inferior del rostro más desarrollada en los neandertales.
Los autores recordaron que el genoma de los neandertales fue secuenciado a partir de fragmentos de huesos antiguos y coincide con el humano en un 99,7%. Sin embargo, son precisamente las diferencias restantes las que determinan las características anatómicas de la especie. En ambos genomas hay aproximadamente 3 000 millones de "letras" — nucleótidos — que codifican proteínas y regulan la actividad de los genes. Encontrar entre ellos fragmentos que influyan en la apariencia, según los investigadores, es como buscar una aguja en un pajar.
El equipo decidió iniciar la búsqueda con la región vinculada al síndrome de Pierre Robin — una condición rara en la que la mandíbula inferior es significativamente más pequeña de lo normal. Se sabe que en las personas con esta anomalía la zona correspondiente del genoma presenta grandes reordenamientos del ADN que perturban el desarrollo facial. Los investigadores plantearon que variaciones más pequeñas en el mismo lugar podrían ejercer un efecto menos pronunciado, pero aún perceptible, en la forma de la mandíbula.
La comparación de las secuencias humana y neandertal mostró que las diferencias entre ellas en esta área, que comprende unos 3 000 nucleótidos, se reducen a apenas tres sustituciones. Aunque este fragmento no contiene genes en sí, regula la actividad del gen clave SOX9, que coordina el desarrollo de la región facial en el embrión.
Para comprobar si estas diferencias afectan la actividad de SOX9, los investigadores introdujeron las versiones humana y neandertal del fragmento de ADN en células de embriones de Danio rerio — un pez de laboratorio utilizado con frecuencia para estudiar el desarrollo temprano. Las células se marcaron para emitir distintos colores, en función de qué variante de ADN estuviera activa.
Observando el desarrollo de los embriones, el equipo encontró que ambas variantes del fragmento se activan en las células que participan en la formación de la mandíbula inferior; sin embargo, la secuencia neandertal resulta notablemente más activa. Según Long, fue especialmente emocionante ver cómo estas diferencias antiguas modifican la actividad de las células en la zona de la futura mandíbula y, posiblemente, se reflejan en su tamaño y forma.
El siguiente paso fue determinar si la mayor actividad del gen SOX9 puede, de hecho, llevar a un aumento de la parte inferior del rostro. Para ello los investigadores añadieron a los embriones de Danio rerio una cantidad adicional de la proteína SOX9 y observaron que las células que forman la mandíbula ocupaban un volumen mayor de lo habitual.
El equipo planea continuar las investigaciones modelando el desarrollo de las estructuras faciales en condiciones de laboratorio. Este enfoque permitirá estudiar el efecto de variaciones individuales del ADN y, según esperan los científicos, ayudará a comprender mejor los mecanismos de las anomalías faciales hereditarias en humanos y a perfeccionar el diagnóstico.