Epigenética em grandes altitudes nos Andes equatorianos: o que o metiloma revela sobre os Kichwa

Nos Andes equatorianos, a milhares de metros acima do nível do mar, a vida humana é submetida a pressões ambientais bem diferentes das encontradas em altitudes mais baixas.

Do ponto de vista fisiológico, o corpo consegue se aclimatar à menor disponibilidade de oxigénio no ar em regiões elevadas. Além disso, ambientes de montanha impõem outro obstáculo importante: níveis mais altos de radiação ultravioleta.

Ao longo de milénios, esse conjunto de condições pode influenciar quais características genéticas tendem a persistir ao longo das gerações, e populações indígenas podem apresentar diferenças duradouras quando comparadas a pessoas recém-chegadas que apenas se aclimataram.

Ao mesmo tempo, a resposta do organismo à altitude também pode interferir em como os genes são regulados - algo que cientistas observaram agora em comunidades indígenas Kichwa dos Andes. Não se trata de evolução no sentido genético clássico, e sim de uma parte do arsenal epigenético e flexível que as células usam para ajustar-se ao ambiente por meio dos genes que já possuem.

Ainda assim, permanece incerto se essas alterações epigenéticas são herdáveis em humanos. Também não está claro se elas atravessam gerações, já que o estudo avaliou apenas pessoas que vivem hoje, sem acompanhar mudanças populacionais ao longo do tempo.

O planeta é diverso, e grupos humanos expostos a condições específicas podem desenvolver adaptações adequadas a esses contextos. As mergulhadoras em apneia da Coreia do Sul, por exemplo, apresentam vantagens genéticas associadas à forma como o corpo armazena e liberta oxigénio durante mergulhos prolongados.

Foi esse contraste que chamou a atenção de uma equipa liderada pelos antropólogos Yemko Pryor e John Lindo, da Universidade Emory, nos EUA: no Planalto Tibetano, observa-se um sinal robusto de alterações genéticas evolutivas associadas à alta altitude e transmitidas ao longo de gerações. Já nos Andes, em altitudes semelhantes, surgem mudanças diferentes que podem não ser herdáveis - o que levanta dúvidas sobre como se deu a adaptação a altitudes acima de 2.500 metros (8.200 pés).

Metiloma (methylome) e adaptação à altitude: uma abordagem em Kichwa e Ashaninka

Em vez de voltar a vasculhar todo o genoma andino, os investigadores optaram por outro caminho: analisar o metiloma.

Se o ADN for como um livro de receitas que reúne todas as instruções para as acções biológicas necessárias ao funcionamento do corpo, o metiloma seria um conjunto de pequenas “etiquetas adesivas” que podem alterar a actividade do ADN sem mudar a sequência. São modificações temporárias sobrepostas ao ADN que, em geral, resultam num efeito do tipo “faça menos disto”.

A equipa recolheu amostras de sangue de 39 pessoas indígenas que vivem em grandes altitudes nos Andes equatorianos e na bacia da Amazónia peruana: respectivamente, comunidades Kichwa e Ashaninka. Em seguida, sequenciaram o metiloma completo de cada indivíduo e compararam os dois conjuntos.

“Este é o primeiro conjunto de dados de metiloma completo destas duas populações”, diz Pryor. “Ao contrário de muitos estudos de metiloma que se concentram em apenas algumas centenas de milhares de sítios ao longo do genoma, nós analisámos todos os três [mil milhões] de pares de bases para ver o que encontraríamos.”

A comparação apontou 779 diferenças entre a população de alta altitude e a de baixa altitude, incluindo alterações específicas ligadas às condições de vida em altitude elevada.

Esses achados não indicam mudanças genéticas herdáveis, e sim adaptações de menor prazo associadas a viver em grande altitude.

Em particular, dois genes ligados à resposta do corpo à hipóxia (pouco oxigénio) aparecem com metilação diferencial, com níveis mais baixos de metilação para ambos observados nas comunidades Kichwa de alta altitude.

Isso sugere uma mudança regulatória na forma como esses genes podem reagir à baixa disponibilidade de oxigénio - compatível com uma vida prolongada em ar rarefeito, mas sem evidência directa de uma redução na resposta de emergência.

Por outro lado, o gene da folistatina - relevante para a biologia muscular, venosa e cardíaca, além da resposta do organismo ao stress por oxigénio - está hipermetilado, o que aponta para uma possível ligação com características fisiológicas já associadas aos andinos, como paredes arteriais mais musculosas e maior viscosidade do sangue.

Segundo os investigadores, isso pode estar relacionado a mudanças identificadas na via de sinalização PI3K/AKT, que desempenha papel crítico em diversos processos celulares, incluindo metabolismo e sobrevivência.

Por fim, 39 genes associados à pigmentação da pele apresentaram diferenças significativas entre as populações de baixa altitude e de alta altitude, em linha com as diferenças de exposição aos UV em altitudes mais elevadas.

Em conjunto, os resultados indicam que alterações genéticas herdáveis podem representar apenas uma parte do nosso conjunto de ferramentas de adaptação, enquanto ajustes epigenéticos na actividade génica ao longo de uma única vida podem constituir outra peça importante.

“A população Kichwa que participou do nosso estudo não acabou de chegar às terras altas andinas - os seus ancestrais viviam lá há quase 10.000 anos”, diz Lindo. “Os nossos achados sugerem que a epigenética pode contribuir para a adaptação de forma duradoura.”

A pesquisa foi publicada na revista Epigenética Ambiental.