Arsênio nos Andes argentinos: uma adaptação genética em San Antonio de los Cobres

Por milénios, pessoas que vivem nas alturas dos Andes argentinos têm dependido de água potável que, para a maioria, provocaria doenças graves.

Na região, o arsênio presente de forma natural em rochas vulcânicas infiltra-se nos aquíferos e chega à água subterrânea, elevando a contaminação por esse metaloide tóxico a concentrações que representariam riscos sérios para grande parte das populações humanas.

Apesar disso, em uma comunidade do norte da Argentina, a seleção natural pode ter favorecido uma vantagem genética pouco comum.

Evidências genéticas de tolerância ao arsênio (AS3MT) em San Antonio de los Cobres

Uma análise de ADN de pessoas de diferentes áreas do oeste da América do Sul indicou que uma população dos Andes argentinos carrega uma variante genética que provavelmente facilita a metabolização do arsênio de modo mais seguro.

“Adaptação impulsiona alterações genómicas; no entanto, as evidências de adaptações específicas em humanos permanecem limitadas”, escreveu uma equipa liderada pelas biólogas evolucionistas Carina Schlebusch e Lucie Gattepaille, da Universidade de Uppsala, num artigo de 2015.

“Os nossos dados mostram que a adaptação para tolerar o estressor ambiental arsênio provavelmente levou a um aumento nas frequências de variantes protetoras de AS3MT, fornecendo a primeira evidência de adaptação humana a um químico tóxico.”

Com tempo suficiente e uma exposição que não seja imediatamente letal, a vida demonstra uma capacidade notável de se ajustar a condições extremas - de calor intenso a ausência completa de oxigénio e até níveis perigosos de radiação.

Ainda assim, sabe-se relativamente pouco sobre como populações humanas se adaptam a químicos tóxicos presentes no ambiente. O arsênio é altamente tóxico e está associado a cancro, lesões na pele, defeitos congénitos e morte precoce. Além disso, ocorre amplamente: em muitas partes do mundo, aparece de forma natural em níveis elevados na água subterrânea.

Limites recomendados e um caso extremo no planalto da Puna de Atacama

O limite atualmente recomendado para arsênio na água para consumo, definido pela Organização Mundial da Saúde, é de 10 microgramas por litro.

Até que um sistema de filtragem fosse instalado em 2012, a cidade remota e de grande altitude de San Antonio de los Cobres, no planalto argentino da Puna de Atacama, recebia água potável com cerca de 200 microgramas de arsênio por litro - aproximadamente 20 vezes acima do valor recomendado.

Mesmo assim, a área é habitada há milénios: pelo menos 7.000 anos, e possivelmente até 11.000 anos.

Essa aparente capacidade de resistir a concentrações perigosamente altas de arsênio intrigou cientistas durante décadas. Em 1995, investigadores observaram que mulheres dos Andes argentinos exibiam uma capacidade “única” de metabolizar arsênio, inferida a partir de metabólitos encontrados na urina.

O que acontece no corpo: MMA, DMA e a excreção do arsênio

Quando o arsênio entra no organismo, enzimas transformam a substância através de várias formas químicas. Uma dessas etapas intermediárias, chamada arsênio monometilado (MMA), é especialmente tóxica. Numa etapa posterior surge o arsênio dimetilado (DMA), que o corpo elimina com mais facilidade pela urina.

Em San Antonio de los Cobres, as pessoas tendiam a produzir menos do intermediário mais tóxico e mais da forma que é excretada com maior facilidade, o que sugeria uma eficiência incomum no processamento do arsênio.

A investigação: ADN, marcadores genéticos e comparação com Peru e Colômbia

Diante desse padrão, Schlebusch, Gattepaille e colegas procuraram esclarecer o enigma do ponto de vista genético.

A equipa recolheu ADN de 124 mulheres de San Antonio de los Cobres com swabs nas bochechas; as amostras de urina delas exibiam o mesmo perfil de metabólitos de arsênio descrito no estudo de 1995. Em seguida, foram examinados milhões de marcadores genéticos ao longo do genoma.

Para avaliar se a variante genética observada era particular dessa população argentina, os investigadores compararam os resultados com dados genómicos disponíveis publicamente do Peru e da Colômbia, provenientes do Projeto 1000 Genomas.

Pesquisas anteriores já sugeriam que uma enzima chamada metiltransferase do arsênio (estado de oxidação +3) (AS3MT) poderia ter um papel central na metabolização do arsênio, e foi nesse alvo que o grupo concentrou a análise.

Variantes perto de AS3MT e a possível vantagem seletiva

O que foi identificado foi um conjunto de variantes genéticas próximo do gene AS3MT com forte influência sobre a forma como o corpo processa o arsênio. Essas variantes apareciam com muito mais frequência em pessoas de San Antonio de los Cobres do que em populações geneticamente semelhantes do Peru e da Colômbia.

As variantes parecem tornar o organismo mais eficiente em converter o arsênio em formas que podem ser eliminadas com segurança pela urina, diminuindo o acúmulo dos compostos intermediários mais tóxicos - um resultado que se encaixa de forma clara com as medições anteriores de metabólitos de arsênio na urina.

Embora a contaminação por arsênio seja comum em várias regiões do planeta, poucas comunidades mantiveram, por tanto tempo, uma exposição tão elevada.

Em San Antonio de los Cobres, a convivência com arsênio nas águas subterrâneas durou milhares de anos - um período suficientemente longo para que a seleção natural favorecesse características que reduzissem a vulnerabilidade aos efeitos tóxicos do arsênio.

Estudos posteriores indicam que sinais genéticos semelhantes podem surgir também em outras populações andinas expostas ao arsênio ao longo de gerações, reforçando a ideia de que a exposição prolongada pode impulsionar tolerância genética e sugerindo que essa adaptação talvez seja mais disseminada na região.

“Diante dos severos efeitos nocivos à saúde do arsênio tanto em crianças quanto em adultos”, escreveram os investigadores, “indivíduos que carregam o haplótipo de tolerância ao arsênio… poderiam ter uma vantagem seletiva muito forte em ambientes com alto arsênio.”

A pesquisa foi publicada em Biologia Molecular e Evolução.