Las rodillas humanas pueden ser definidas como un triunfo del diseño biológico. Estas articulaciones evolucionaron con bastante rapidez, permitiendo a nuestra especie la bipedestación, lo que, probablemente, ha contribuido al éxito de la especie. Sin embargo, a medida que ha ido evolucionando, ha dejado patente un fallo en su diseño, que se presenta a través de la artrosis.
De acuerdo a un reciente estudio publicado en Cell bajo el título “Evolutionary Selection and Constraint on Human Knee Chondrocyte Regulation Impacts Osteoarthritis Risk”, los investigadores han descubierto que los cambios regulatorios involucrados en su desarrollo también juegan un papel en la aparición de esta dolencia parcialmente hereditaria que afecta, al menos, a 250 millones de personas en todo el mundo.
Terence D. Capellini, profesor asociado en el Departamento de Biología Humana Evolutiva y autor del citado artículo, explica que “desde un punto de vista evolutivo, las rodillas de los primeros primates pasaron de acomodar las fuerzas caminando a cuatro patas a colocar todo el peso únicamente en dos”.
“Pasar de ser un ser cuadrúpedo a uno bípedo ha cambiado la distribución de las fuerzas. Todo nuestro peso se transmite a través de nuestras caderas y nuestras rodillas hasta nuestros tobillos”, por lo que la articulación ha tenido que evolucionar para adaptarse al nuevo equilibrio de fuerzas.
“Pasar de ser un ser cuadrúpedo a uno bípedo ha cambiado la distribución de las fuerzas. Todo nuestro peso se transmite a través de nuestras caderas y nuestras rodillas hasta nuestros tobillos”
Partiendo de una tarea específica y limitada en sus orígenes, las rodillas en seres bípedos se desarrollaron hasta lo que se conoce como una morfología limitada, es decir, las variaciones no fueron muy significativas.
EL PAPEL DE LA SELECCIÓN NATURAL
Para comprender cómo evolucionó este complejo mecanismo, los investigadores han buscado la evidencia de la selección natural acelerada. Concretamente, la serie de mutaciones que nos ayudó a caminar erguidos.
“Queríamos saber si podíamos ver signos de evolución antigua en las regiones del genoma que esculpen específicamente la rodilla”, señala el experto. Con este objetivo buscaron rastros de interruptores reguladores específicos, fragmentos de ADN “responsables de encender y apagar el material genético que hace de la rodilla una rodilla humana”.
Los hallazgos sugieren la presencia de “selección positiva”. Se trata de una evidencia de que la nueva rodilla permitió a los bípedos incipientes una ventaja evolutiva. Se habrían seleccionado las rodillas de mayor funcionamiento, reduciendo con el tiempo las variaciones genéticas en los interruptores que controlan la formación de la articulación. Esta variación persistente no afectó en ese momento de forma sustancial.
Se habrían seleccionado las rodillas de mayor funcionamiento, reduciendo con el tiempo las variaciones genéticas en los interruptores que controlan la formación de la articulación
“Más tarde, a medida que las poblaciones de seres humanos se extendieron, comenzaron a generarse variantes genéticas que modifican ligeramente la forma de las rodillas. Estas ligeras variaciones, que actúan sobre la rodilla limitada, conducen al riesgo de padecer artrosis”, asegura el doctor Daniel Richard, otro de los investigadores responsables del estudio.
Estos rasgos no afectaron al éxito de la rodilla bípeda porque la selección natural promueve rasgos que permiten a los individuos alcanzar la madurez sexual y reproducirse con éxito. En esencia, como esta rodilla les dio a los adultos jóvenes una ventaja a la hora de transmitir su material genético, esta selección positiva continuó a pesar de estas variantes.
“Creemos que estas ligeras modificaciones no afectaron tanto en las primeras etapas de la vida. Pero cuando sigues caminando durante 50 o 60 años, se produce un pequeño cambio en los compuestos de la rodilla durante décadas, que, eventualmente, contribuye al desarrollo de la artrosis”, explica Richard.
ESTUDIOS ADICIONALES
Para probar estas conclusiones, los investigadores han realizado estudios adicionales. Al estudiar los cambios en las rodillas en pacientes con artrosis en comparación con pacientes sin la enfermedad, los primeros presentan de media más variantes genéticas que los que no tienen la enfermedad.
También se han centrado en un gen denominado GDF5 que contribuye al riesgo de padecer artrosis en pacientes europeos y asiáticos. Utilizando las técnicas de edición genética CRISPR en ratones y células humanas, han identificado una variante genética presente en miles de personas, que afecta a la función de un interruptor clave de la rodilla, cambiando su forma, y que incrementa el riesgo de desarrollar artrosis.
La rigidez y el dolor que los seres humanos sienten hoy en día puede simplemente deberse al aprovechamiento de una ventaja evolutiva. En otras palabras, la artrosisse desarrolló junto con la evolución de las rodillas.