Vivendo nas alturas

Nenhuma espécie expandiu-se geograficamente de maneira tão rápida e eficiente como a humana. Ao longo do processo expansionista, nossa espécie teve que adaptar-se a ambientes extremamente hostis para sobreviver. O presente texto é o primeiro de uma série sobre as adaptações genéticas que permitiram o sucesso expansionista do Homo sapiens.

Charles Darwin, em sua obra seminal “ A Origem das Espécies”, postula a evolução das espécies por meio da seleção natural. Nesse contexto, um organismo capaz de obter recursos do ambiente de modo mais eficiente, torna-se mais apto a sobreviver e a passar seus genes para a próxima geração, aumentando a frequência da característica que confere a aptidão na população.

A espécie humana ocupou, ao longo dos últimos 160 mil anos, todos os continentes com exceção da Antártida.  Ao longo dessa incrível jornada, o Homo sapiens adaptou-se a diferentes nichos ecológicos, estabelecendo-se em praticamente todas as latitudes e altitudes do globo terrestre. Habitar ambientes tão extremos como desertos, regiões árticas ou altas montanhas exigiu uma série de adaptações fisiológicas que permitissem a sobrevivência de nossa espécie.

Um dos grandes desafios encontrados pelos humanos foi sobreviver em altitudes extremas, tais como as encontradas nas montanhas do Tibete na Ásia, da Etiópia na África, e na cordilheira do Andes na América do Sul. Apesar dos problemas iniciais encontrados pelos indivíduos que chegaram a essas regiões, as mesmas vêm sendo ocupadas sistematicamente há pelo menos 12 mil anos.  Atualmente, em torno de 25 milhões de pessoas vivem em altitude superior a 2500 metros. Caso algum habitante das terras baixas, que tenha crescido e se desenvolvido ao nível do mar, seja exposto pela primeira vez a grandes altitudes, ele seguramente passará por momentos de grande mal-estar devido à hipóxia, apresentando respiração acelerada, aumento no nível de hemoglobina e aumento significativo na pressão arterial.

A hipóxia, ou baixa pressão de oxigênio, é o estresse fisiológico mais importante enfrentado pelas populações das grandes altitudes. A adaptação à hipóxia em altitudes extremas é decorrente de uma série de modificações que visam aumentar o suprimento de oxigênio aos tecidos, permitindo aumento da absorção apesar da baixa pressão do oxigênio em altitudes elevadas. Uma resposta comum às altas altitudes é a hiperventilação. Sabe-se que nativos dessas regiões apresentam uma taxa de respiração 40% maior do que indivíduos nativos das terras baixas. Outra adaptação importante é o aumento do número de hemácias circulantes, que possibilita um maior aproveitamento do oxigênio disponível.

Considerando que várias adaptações à hipóxia se mantêm ao longo das gerações nas populações de altitude, não é de surpreender que existam diferenças genéticas importantes entre essas populações e populações de terras baixas. Estudos de ecologia humana, somados a estudos genômicos, vêm tentando elucidar como se deram essas adaptações que permitiram a colonização dessas regiões de altitudes extremas num período tão ancestral da história humana.

Alguns estudos recentes dão algumas pistas das bases genéticas dessa diferenciação fisiológica das populações de montanha. A cordilheira dos Andes abriga a mais antiga evidência de povoamento humano em altitude extrema. O sítio arqueológico de Cunchaica, em Puchunco, no Peru, tem evidências da presença humana vivendo a 4500 metros acima do nível do mar há aproximadamente 12 mil anos antes do presente. Tal fato é surpreendente, principalmente se colocado no contexto do povoamento da América, ocorrido há 15 mil anos, pois representa uma adaptação muito rápida, dado que havia decorrido apenas 3 mil anos (120 gerações) entre a entrada na América e a exploração bem-sucedida das terras altas. Um estudo genético realizado em populações andinas atuais identificou duas mutações genéticas que teriam sido selecionadas ao longo da história evolutiva dessas populações, conferindo às mesmas um potencial adaptativo à hipóxia. Uma dessas mutações ocorreu em um gene responsável pela prevenção dos danos oxidativos das células em situação de hipóxia, e a outra em um gene relacionado ao aumento da capacidade pulmonar, duas rotas vitais para um indivíduo sobreviver ao mal da montanha.

Interessantemente, estudos realizados em duas outras populações de altitude, etíopes do altiplano africano e tibetanos, não encontraram os mesmos indícios de seleção natural encontrados nas populações andinas. No entanto, embora os genes específicos sujeitos à seleção não fossem os mesmos, as rotas fisiológicas sob seleção foram as mesmas. Nas três populações de altitude estudadas, foram encontrados sinais de seleção natural em genes relacionados à resposta à hipóxia.

Na população do Tibete, foi encontrado um conjunto de mutações no gene EPAS1, que regula a produção de hemoglobina, exclusivo dessa população humana atual, mas também presente numa espécie relacionada à nossa, o homem de Denisova, e que viveu há cerca de 40 mil anos na região da Sibéria. O homem de Denisova parece ter conferido aos tibetanos essa vantagem adaptativa, que foi introgredida no genoma humano pelo cruzamento entre humanos e denisovanos. Provavelmente, essa introgressão não levou a nenhuma vantagem adaptativa enquanto os ancestrais dos tibetanos ainda viviam nas terras baixas do leste asiático. No entanto, há cerca de três mil anos, quando essa população migrou e se estabeleceu no altiplano, os indivíduos que carregavam a versão denisovana do gene EPAS1 eram mais aptos às condições extremas dessa região e deixaram mais descendentes, aumentando a frequência dessa versão gênica nos tibetanos.

Populações humanas de diferentes regiões do mundo parecem ter sobrevivido às pressões de altitudes extremas de maneira similar, mas por meio de mecanismos genéticos distintos. Essa convergência adaptativa possibilitou que os primeiros desbravadores das altitudes pudessem se adaptar e sobreviver às regiões mais inóspitas de nosso planeta, formando parte desse grupo seleto (menos de 2% da população) capaz de se suportar condições tão adversas.

Tábita Hünemeier (USP)

PARA SABER MAIS:

High Altitude: Human Adaptation to Hypoxia (2013). Swenson, Erik R., Bärtsch, Peter (Eds.). Springer Publishing.

Adaptabilidade Humana: Uma Introdução à Antropologia Ecológica (2010). Moran, Emilio F. EDUSP.

Figura de abertura: Puchunco (Peru) local mais antigo com evidência de ocupação humana em altitude extrema. Fonte: http://www.livescience.com/48415-photos-high-altitude-settlement.html

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