Els gens de l'esperança de vida dels mamífers donen claus sobre l'envelliment en humans

L'estudi més ampli sobre els gens que influeixen en l'esperança de vida de diverses espècies de mamífers dona claus per comprendre millor el procés d'envelliment en humans i buscar noves dianes terapèutiques per tractar malalties que hi estan relacionades.

Així ho assenyala un estudi liderat per investigadors de l'Institut de Biologia Evolutiva (CSIC-UPF) que s'ha publicat a la revista Molecular Biology and Evolution.

Diversos estudis han permès trobar característiques genètiques que fan que alguns humans visquin més anys que d'altres. Un dels més recents mostra que les persones que superen els 105 anys tenen variants genètiques que permeten prevenir o reparar els danys en l'ADN que tothom experimenta al llarg de la seva vida.

Però totes aquestes recerques s'han fet en poblacions humanes de diversos llocs del món i només poden explicar variacions d'unes desenes d'anys en els humans moderns. I potser els canvis genètics implicats en la longevitat humana venen de molt més lluny, com explica Arcadi Navarro, investigador principal del laboratori de Genòmica Evolutiva de l'IBE i corresponsable de l'estudi.

"Quan només compares genomes humans, veus diferències entre els gens que codifiquen les petites diferències de longevitat entre persones. Però l'estructura genètica que hi ha darrere el caràcter potser es basa en mutacions que es van fixar fa milions d'anys al nostre llinatge, i que ara ja tots tenim incorporades."

Per això, els investigadors han volgut buscar gens en els mamífers, entre els quals hi ha espècies molt longeves i d'altres amb una vida molt curta. Una balena pot viure fins a 200 anys i un ratolí tot just arriba als dos.

L'estudi més ampli de longevitat en mamífers

L'esperança de vida té molt a veure amb l'adaptació de cada espècie. Així, les que viuen en arbres o sota terra, les que volen o les que tenen molta massa corporal, solen viure més, perquè tenen més capacitat per escapar-se dels predadors o enfrontar-s'hi.

Però també hi ha d'haver diferències genètiques. La majoria d'estudis s'han centrat en espècies concretes de mamífers. I si bé això ha permès localitzar alguns gens que deuen ser clau en la longevitat, és difícil extreure'n generalitzacions.

Ara, els investigadors catalans han fet un estudi evolutiu de genòmica comparada amb 57 espècies de mamífers. És el més ampli fet fins ara i ha permès identificar més de 2.000 nous gens vinculats a la longevitat.

Els gens que s'han detectat intervenen en mecanismes biològics que permeten allargar la vida: la reparació de l'ADN, la coagulació o la resposta inflamatòria.

Però alguns gens de les espècies que viuen més anys porten a la fabricació de proteïnes més estables. I això té un impacte ben clar en l'esperança de vida.

L'envelliment fa que, a partir de certa edat, el proteoma, que és el conjunt de proteïnes sintetitzades seguint les ordres del genoma, es desestabilitzi. I això passa en tots els mamífers, però a edats molt diferents.

Amb el temps, les proteïnes esdevenen inestables. I aleshores disminueix la seva efectivitat per desenvolupar les seves funcions. I l'organisme en general ho pateix.

En els animals que viuen més, les proteïnes tenen més estabilitat, estan més protegides contra la degradació. Un exemple és el farumfer (Heterocephalus glaber), un rosegador que, a diferència de la majoria de les espècies pròximes, pot viure molts anys, fins a 30.

I els 2.000 gens descoberts ara tenen relació amb l'estabilitat de les proteïnes, com explica Gerard Muntané, investigador al grup d'Arcadi Navarro i de l'Institut d'Investigació Sanitària Pere Virgili: https://www.iispv.cat

"Considerem que una proteïna és més estable quan continua fent la seva funció durant més temps dins de la cèl·lula sense degradar-se. Amb la nostra aproximació hem vist que aquesta estabilització genèrica del proteoma es troba fonamentalment en els gens que hem detectat com a vinculats amb l'edat i la longevitat."

De la biologia evolutiva a la medicina

Però, més enllà del coneixement dels mamífers en general, l'estudi pot tenir implicacions en humans, afegeix Muntané.

"Utilitzant la variació que hi ha entre altres espècies de mamífers pots aproximar-te molt més a identificar altres canvis que estan en la naturalesa de la longevitat i que potser no ens diferencien a nivell genètic significativament entre humans."

Així ho conclouen els autors en el seu article.

"El nostre estudi és el primer a mostrar com els estudis de genòmica comparada poden fer llum sobre l'arquitectura genètica dels trets humans, inclosos els fenotips [l'expressió dels caràcters físics marcats pel genoma] i donar suport a l'ús dels estudis de genòmica comparada per comprendre aquests complexos trets humans."

L'estudi demostra el potencial de la biologia evolutiva per "fer contribucions molt importants i d'aplicació directa a la salut humana", afirma Navarro. Però afegeix que "sovint s'ignora com a paradigma de recerca".

Més enllà de l'envelliment, els autors creuen que aquesta metodologia es podria fer servir en altres aspectes relacionats amb la salut humana, com la pressió sanguínia, el colesterol o el càncer, entre molts altres.

Només 24 hores com adultes, però molt ben aprofitades

També hi ha animals que tenen una vida adulta molt breu, però molt ben aprofitada, com demostra un altre estudi liderat per l'IBE i publicat a PNAS.

En aquest cas, han estudiat les efímeres, uns insectes de pocs mil·límetres que viuen, de nimfes, a l'aigua dolça i d'adultes, a l'aire.

Quan són adultes, només viuen 24 hores i vet aquí el nom. Però és durant aquest període tan breu quan s'han de reproduir. En aquest estadi d'adult, anomenat imago, les efímeres volen sincronitzades a centenars, i enmig d'aquest ritual els mascles han d'atrapar i fecundar les femelles al vol.

L'evolució ha trobat una estratègia per posar-ho més fàcil als mascles, com ha descobert l'estudi liderat per l'IBE. Concretament, han trobat el sentit d'un estadi intermedi entre el període de les nimfes aquàtiques, que dura entre uns quants mesos i quatre anys, i el de l'imago. Es tracta de la fase subimago.

Per estudiar-ho varen reproduir els insectes al laboratori mitjançant la còpula forçada. Això es va fer en el CABD (Centre Andalús de Biologia del Desenvolupament, del CSIC i la Universitat Pablo de Olavide). Així ho explica Isabel Almudí, del CABD:

"Vam criar nimfes en aquaris fins que van entrar en la fase de subimago. Un cop sortien de la muda, ja en la forma adulta, vam aconseguir propiciar la fertilització subjectant un mascle i una femella i fent-los fregar per l'abdomen fins que es produïa la còpula".

Després, la femella va desenvolupar internament els ous i quan va arribar al moment de l'eclosió de les nimfes, les va dipositar a l'aigua.

Entre l'estadi de subimago i l'adult, les potes anteriors multipliquen fins a vuit vegades la mida, per facilitar al mascle que pugui atrapar una femella al vol i copular-hi. I això no seria possible en una sola fase, com explica Xavier Bellés, investigador principal de l'IBE al laboratori d'evolució de la metamorfosi dels insectes i responsable de l'estudi:

"Ara sabem que aquesta fase intermèdia permet fer créixer totes les estructures adultoides fins a la mida ideal funcional".

Aquest descobriment sobre les efímeres, que pertanyen als paleòpters, el grup d'insectes alats més antic que ha arribat al dia d'avui, podria ser una ajuda per a l'estudi dels ecosistemes fluvials, perquè les efímeres proporcionen un excel·lent bioindicador del seu estat i de la qualitat de les aigües.