Novo estudo: seleção natural recente moldou a evolução humana na Eurásia Ocidental com ADN antigo

Um novo estudo de grande escala indica que a seleção natural influenciou a evolução humana na Eurásia Ocidental de forma muito mais intensa - e muito mais recente - do que os cientistas costumavam imaginar.

Ao acompanhar alterações genéticas ao longo de mais de 10,000 anos, os investigadores observaram que centenas de variantes genéticas aumentaram ou diminuíram de frequência depois do fim da Era do Gelo, com mudanças especialmente marcantes após o início da agricultura e a transformação do modo de vida.

A pesquisa foi liderada por cientistas da Universidade de Harvard e analisou ADN antigo de quase 16,000 indivíduos.

Com um conjunto de dados genómicos enorme e novas ferramentas computacionais, a equipa sustenta uma conclusão direta.

A seleção direcional - o tipo de seleção natural que faz uma variante benéfica espalhar-se na população - não foi uma exceção rara na história humana recente. Ela ocorreu repetidas vezes.

Estudos iniciais não captaram o padrão

Até agora, trabalhos com ADN antigo tinham apontado apenas cerca de 21 exemplos realmente convincentes de seleção direcional em humanos.

Esse volume pequeno de evidências ajudou a consolidar a ideia de que esse tipo de seleção teria sido relativamente incomum desde que os humanos modernos surgiram em África e se espalharam pelo mundo.

Isso não significa, contudo, que a seleção natural estivesse a reescrever continuamente todo o genoma humano. Na verdade, o sinal é discreto.

Segundo a estimativa da equipa, a seleção direcional explicou apenas cerca de 2% de todas as mudanças observadas nas frequências genéticas.

A evolução humana foi mais disseminada

O novo estudo desenha um cenário bastante diferente. Em vez de poucos casos isolados, os investigadores encontraram indícios de que centenas de variantes genéticas foram favorecidas - ou eliminadas - em populações da Eurásia Ocidental ao longo dos últimos 10 milénios.

Ao somar milhares de genomas analisados ao longo de milhares de anos, aqueles 2% representam um impacto considerável.

“Com estas novas técnicas e a grande quantidade de dados genómicos antigos, agora conseguimos observar como a seleção moldou a biologia em tempo real”, disse o autor principal Ali Akbari, cientista sénior no laboratório do geneticista de Harvard David Reich.

“Em vez de procurar as cicatrizes que a seleção natural deixa nos genomas atuais usando modelos e suposições simples, podemos deixar que os dados falem por si.”

“Este trabalho permite atribuir lugar e tempo às forças que nos moldaram”, acrescentou Reich.

Dados maiores mudaram tudo

Um dos principais motivos para este estudo avançar além dos anteriores é a escala. Desde 2010, a pesquisa com ADN antigo vem a transformar a compreensão científica sobre como populações do passado se relacionavam entre si.

Ainda assim, para detetar deslocamentos subtis que não podem ser explicados apenas pelo acaso, era necessário reunir muito mais genomas, distribuídos por um intervalo de tempo suficientemente longo.

Para identificar com fiabilidade mudanças genéticas reais ao longo dos últimos 10,000 anos, os cientistas precisam captar padrões muito pequenos - e isso só é possível quando se analisam milhares de genomas cobrindo todo esse período.

Separar sinais genéticos complexos

Em colaboração com mais de 250 arqueólogos e antropólogos, a equipa reuniu novos dados de ADN de 10,016 pessoas antigas da Eurásia Ocidental.

Depois, esses genomas foram combinados com outros 5,820 sequenciamentos antigos já publicados, além de 6,438 genomas de indivíduos modernos.

“Este único artigo duplica o tamanho da literatura de ADN humano antigo. Ele reflete um esforço direcionado para preencher lacunas que limitavam o poder de estudos anteriores para detetar seleção”, afirmou Reich.

No entanto, as populações antigas migravam, misturavam-se e, por vezes, desapareciam. As frequências genéticas podem mudar por vários motivos, e não apenas porque a seleção natural está a atuar.

Akbari desenvolveu métodos para separar o sinal da seleção direcional de outras forças, como migração, miscigenação populacional e flutuação aleatória.

Genes humanos moldados pela evolução

Com dados e métodos em mãos, a equipa identificou 479 variantes genéticas que parecem ter sido fortemente selecionadas a favor - ou contra - em populações da Eurásia Ocidental.

Alguns achados eram esperados. Características como pele clara e cabelo ruivo apresentaram sinais de seleção, assim como variantes associadas a risco de doenças e a respostas imunológicas.

O estudo também encontrou ligações com doença celíaca, doença de Crohn, resistência à hanseníase, imunidade ao HIV, menor probabilidade de calvície de padrão masculino e menor risco de artrite reumatoide e de alcoolismo. Até variantes relacionadas ao tipo sanguíneo entraram no conjunto de sinais identificados.

A agricultura alterou a evolução humana

Os investigadores também observaram indícios de que a seleção se acelerou depois da disseminação da agricultura. Quando as pessoas deixaram de depender sobretudo de caça e coleta, passaram a viver em comunidades agrícolas mais densas e mais fixas.

Com isso, as pressões sobre o corpo também mudaram: a dieta foi alterada, assim como a atividade quotidiana, a vida social e a exposição a doenças.

Algumas variantes selecionadas não estavam ligadas a um único traço. Em vez disso, apontavam para padrões poligênicos mais amplos.

Atualmente, os investigadores associam esses padrões a vários traços, incluindo distribuição de gordura corporal, índice de massa corporal, suscetibilidade ao tabagismo, risco de esquizofrenia, risco de transtorno bipolar e até características ligadas ao tempo de vida saudável, como um ritmo de caminhada mais rápido.

Algumas ligações podem enganar

Outras associações modernas foram mais difíceis de interpretar. Algumas variantes selecionadas hoje aparecem ligadas à renda domiciliar, aos anos de escolaridade ou a pontuações em testes de inteligência.

Os investigadores destacam que não é possível simplesmente projetar esses rótulos atuais para a pré-história. Uma variante genética associada à escolaridade hoje, obviamente, não foi selecionada porque pessoas da Idade da Pedra permaneciam mais tempo na escola.

Assim, a associação atual de um gene não revela automaticamente por que ele se espalhou no passado.

É possível que o traço relevante fosse outro, que a variante afetasse vários traços ao mesmo tempo, ou ainda que ela tenha aumentado de frequência apenas por estar próxima do verdadeiro alvo da seleção.

A pesquisa está apenas a começar

Akbari afirmou que o grupo também identificou mais de 7,600 locais genéticos com probabilidade superior a 50/50 de serem exemplos reais de seleção direcional e que merecem investigação mais aprofundada. Ou seja, este artigo pode representar menos um ponto final e mais um ponto de partida.

Reich tem especial interesse em saber se padrões semelhantes aparecerão noutras regiões do mundo.

“Até que ponto veremos padrões parecidos no Leste Asiático, no Leste da África ou entre povos indígenas das Américas na Mesoamérica e nos Andes centrais?”, disse ele.

“Se não podemos usar ADN antigo para estudar o período mais importante da evolução humana, de um milhão a dois milhões de anos atrás, então pelo menos podemos estudar a pressão seletiva sobre os genomas humanos durante períodos mais recentes de mudança e aprender princípios mais amplos.”

Evolução e medicina futura

Os resultados também podem ser relevantes para a medicina. Se uma variante genética foi fortemente favorecida pela seleção natural, isso pode indicar um papel biológico importante. Quem trabalha com terapias gênicas talvez deva ponderar com cuidado antes de remover variantes desse tipo.

“Você poderia especular que, se a variante que alguém quer desativar foi fortemente selecionada a favor, provavelmente não é a melhor ideia”, disse Akbari.

Os métodos também podem ser úteis para além dos humanos. Eles podem ajudar cientistas a estudar como animais domesticados se adaptaram à agricultura ou como espécies selvagens responderam às mudanças climáticas.

O que destaca este estudo é a forma como ele traz a evolução para fora do campo abstrato. Em vez de algo restrito a um passado distante, ele mostra a seleção natural a desenrolar-se em populações reais ao longo de uma história que pode ser rastreada.

A mudança de perspetiva é nítida: a evolução humana não arrefeceu depois da pré-história. As populações continuaram a adaptar-se de maneiras complexas e, muitas vezes, surpreendentes muito depois do fim da Era do Gelo.

O estudo foi publicado na revista Nature.