Mentre que els humans solen patir malalties articulars cròniques, els ximpanzés i els goril·les gairebé mai no en pateixen. En un estudi publicat avui a Nature, un equip internacional d’investigadors liderat per científics de l'Institut Weizmann (Israel) i de la Universitat de Kyoto, en col·laboració amb el laboratori de l’investigador ICREA de la UPF Tomàs Marquès-Bonet, a l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE, CSIC-UPF), revela que el dolor articular podria ser un preu ocult que paguem per trets que ens fan humans. Mitjançant l'estudi de cèl·lules híbrides d'humà i ximpanzé i de tècniques genòmiques avançades, van revelar que les articulacions humanes van patir un canvi evolutiu dràstic que les va fer més elàstiques, però també més propenses a malalties esquelètiques.

A primera vista, sembla difícil d'entendre per què la selecció humana ha afavorit una condició que fa que els humans siguin molt més propensos a les lesions per desgast de les articulacions i la columna vertebral que altres grans simis. En comparació amb els ximpanzés, els humans són més propensos a patir afeccions com l'artrosi, una de les principals causes de discapacitat i de reducció de la qualitat de vida, que afecta centenars de milions de persones a tot el món.

"A diferència de les articulacions dels altres grans simis, la composició de les quals no ha canviat durant milions d'anys, les articulacions humanes van patir un canvi evolutiu dramàtic", diu David Gokhman, de l'Institut Weizmann de Ciència i colíder de l'estudi. "Aquell canvi va fer que les nostres articulacions fossin menys eficaces a l'hora d'absorbir els impactes i ens va exposar a malalties esquelètiques –incloent-hi l'artrosi, la degeneració dels discos espinals i les hèrnies discals–, que són poc habituals en altres grans simis, fins i tot en aquells que arriben a la vellesa", afegeix Fumitaka Inoue, de la Universitat de Kyoto i també codirector de la investigació.

“Un canvi en les articulacions podria haver afavorit l'evolució humana cap a una posició dreta, juntament amb ossos prims i cames llargues”, revela Tomàs Marquès-Bonet, investigador principal a l'IBE (CSIC-UPF) i catedràtic i investigador ICREA a la Universitat Pompeu Fabra. “Ara coneixem els detalls genètics darrere d'una de les característiques més particulars que ens fa humans”, exposa.

Els amortidors que falten

Per fer una anàlisi genètica profunda, l'equip va elaborar el primer atles exhaustiu de les característiques reguladores genòmiques que distingeixen l'esquelet humà del dels nostres parents vius més propers. L'atles va revelar una diferència destacada: en els humans, els cartílags són menys densos perquè un grup sencer de gens responsables de produir glicosaminoglicans (GAG) és menys actiu que en altres grans simis.

“Aquestes molècules de sucre llargues, amb forma de pinzell, fan que el cartílag sigui elàstic”, recorda Gokhman. “L'atles va revelar que les mostres de cartílag humà tenen només aproximadament un terç de la quantitat de material GAG que tenen les dels ximpanzés, els goril·les, els orangutans i els bonobos”, afegeix Marquès-Bonet. Sense una gran quantitat de GAG, el cartílag és més prim, menys elàstic i menys capaç d'amortir les forces generades pel moviment quotidià. Els ossos comencen a fregar-se els uns contra els altres, la qual cosa prepara el terreny per a l'artrosi.

“Les mateixes molècules de GAG no van canviar realment durant l'evolució humana; el que va canviar va ser la quantitat que en produíem”, explica Nadav Mishol, primer autor de l'estudi. “Tenir un volum de GAG molt més elevat explica per què els altres grans simis no solen desenvolupar osteoartritis ni altres trastorns articulars, i no mostren gairebé cap signe de malaltia esquelètica fins i tot en envellir, tret que el seu cartílag estigui greument danyat per un trauma”.

“Els humans, en comparació, comencem la vida amb molt menys cartílag des del principi, la qual cosa significa que som menys eficaços a l'hora d'amortir les articulacions”, assenyala Inoue. “Com que el cartílag no té gairebé cap capacitat de regenerar-se, dècades d'ús erosionen gradualment aquesta reserva ja limitada, la qual cosa fa que les malalties articulars siguin molt més probables a mesura que ens fem grans”.

“La disminució de la producció de GAG és el canvi genètic més extrem que ha experimentat el nostre esquelet al llarg de l'evolució”, diu Gokhman. “Creiem que hem trobat una base evolutiva per explicar per què els humans som tan vulnerables a l'artrosi”.

Per què l'evolució va afavorir les articulacions més febles

L'anàlisi genètica en profunditat d'aquest estudi podria obrir noves vies per investigar l'artrosi, ja que identifica els mecanismes genètics que hi ha darrere de l'aprimament del cartílag. Això podria ajudar a identificar les persones en risc, la qual cosa portaria a la prevenció i potser fins i tot a millores en les teràpies.

“Algú es pot preguntar si l'evolució ha preservat una característica —tenir el cartílag més prim— que és problemàtica”, explica Gokhman. “Sovint, l'evolució afavoreix trets que milloren l'èxit reproductiu, encara que comportin costos més endavant a la vida”, afegeix el científic. Sigui controvertit o no, està clar que és un tret que distingeix els humans dels altres grans simis.

Pel que fa a l’estudi

Aquest estudi és el resultat d'un esforç col·laboratiu en el qual també han participat Katharina Lange, Gal Bodek, la Dra. Aya Kigel, Noam Priel, Nachshon Egyes, Omer Ronen, Itamar Nini, el Dr. Amit Philosoph, Adi Rozenblatt, Guy Hirsh, Yael Elboim, Sergey Viukov, Idan Korenfeld, el professor Jacob H. Hanna i el Dr. Simon Fishilevich, del Departament de Genètica Molecular del Weizmann; el Dr. Zicong Zhang i la Dr. Rika Tsujikawa, de la Universitat de Kyoto; la Dra. Liat Rotenstreich i el Dr. Assaf Marom, del Technion-Institut Tecnològic d'Israel; Sira Martinez, del Laboratori Europeu de Biologia Molecular (Barcelona, Espanya); la Dra. Silvia Beltramone, el Dr. Lucas Esteban Wange i María Torralvo, de l'Institut de Biologia Evolutiva (UPF-CSIC) (Barcelona, Espanya); Mythili Damal Kandadai, Océane Cluzeau i la professora Evie Vereecke, de la Universitat Catòlica de Lovaina; la Dra. Malka Nissim-Rafinia i el professor Eran Meshorer, de la Universitat Hebrea de Jerusalem; el professor Martin Kuhlwilm, de la Universitat de Viena, i el professor Guillaume Bourque, de la Universitat McGill.