Cambios en la dieta y evolución humana. Ana María Pérez Egea

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María del Rosario Vargas Palma
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1 Cambios en la dieta y evolución humana Ana María Pérez Egea

2 Cambios en la dieta y evolución humana Las adaptaciones del genoma humano a la dieta consumida a lo largo de la evolución Diabetes Obesidad En. Cardiovasculares Cáncer - La diferenciación de las poblaciones - Sentar las bases genéticas de la diversidad humana.

3 Los principales transiciones de la dieta durante la evolución humana Los principales transiciones de la dieta durante la evolución humana Homo Ardipithecus ramidus Australopithecus En general, esta transformación de la dieta dio lugar a un exceso de disponibilidad de calorías y el sedentarismo.

Ardipithecus ramidus Australopithecus En general, esta transformación de

4 Cambios en la dieta y evolución humana Las adaptaciones del genoma a los factores ambientales en la población humana por lo general tardan cientos de generaciones (en miles de años). Pero las transformaciones sociales, culturales, y la dieta en la sociedad humana son cada vez más rápidas

cientos de generaciones (en miles de años).

5 Cambios en la dieta y evolución humana Malas adaptaciones del genoma a los rápidos cambios de la dieta puede ser la base de una amplia gama de enfermedades de la sociedad moderna.

6 Cambios en la dieta y evolución humana Hipótesis del gen ahorrador Esta hipótesis propone la existencia de genes que promueven la utilización de los alimentos más eficiente, y la deposición de grasa, en las épocas de abundancia de alimento y confieren a sus portadores una mayor probabilidad de supervivencia durante las épocas de hambruna. Estos genes se adaptaron a la antigua forma de vida cazador-recolector, con frecuentes ciclos de abundancia y hambruna, pero no son genes adaptativos en la sociedad moderna, donde hay un exceso de disponibilidad de energía, lo cual puede desencadenar trastornos metabólicos,como la diabetes tipo 2 y la obesidad

7 Cambios en la dieta y evolución humana Hipótesis de la conexión carnívoro Propone que la resistencia a la insulina era probablemente una ventaja para nuestros ancestros ya que tenían una dieta baja en carbohidratos y alta en proteínas. Sin embargo, la dieta rica en carbohidratos después de la aparición de la agricultura y con la Revolución Industrial donde hay una dieta con un gran contenido en glucosa ha provocado que la resistencia a la insulina sea perjudicial, contribuyendo a la aparición de la diabetes.

Sin embargo, la dieta rica en carbohidratos después de la aparición de la agricultura y con la Revolución Industrial donde hay

8 Cambios en la dieta y evolución humana Hay una teoría, que propone cambiar nuestra dieta por la dieta de nuestros antepasados del Paleolítico. La dieta del Paleolítico Para cumplir con la limitación de nuestro genoma y así evitaríamos una amplia variedad de enfermedades de la sociedad moderna.

9 Los principales transiciones de la dieta durante la evolución humana Los diferentes recursos ambientales en los distintos continentes hizo que se domesticaran especies características de cada localidad y por lo tanto, habría una adaptación dietética específica para cada región.

que se domesticaran especies características de cada localidad y por

10 Detección de la selección natural Análisis comparativo de secuencias Diferenciación de la población y la correlación del medio ambiente Pruebas basadas en halo tipos

11 Detección de la selección natural Ejemplo El análisis comparativo De la tasa de evolución en las regiones promotoras con las regiones neutras intrón produjo un sorprendente descubrimiento de que los genes relacionados con la nutrición han experimentado una selección positiva en las regiones reguladoras. Ejemplos de la adaptación metabólica: La digestión de la lactosa El metabolismo del almidón Y además se han adaptado a las diversas fuentes de alimentos al cambiar los niveles de expresión génica.

experimentado una selección positiva en las regiones reguladoras.

12 Deteccion de la selección natural Para detectar los patrones de variación como resultado de la adaptación a diferentes variables ambientales se puede realizar por: Diferenciación de la población mide la diferencia de frecuencia de los alelos entre las poblaciones. Diferenciación de la población grande por lo general indica la presencia de la selección natural y adaptación local: ADH1B en el metabolismo del alcohol HFE en el metabolismo del hierro LCT en la digestión de lactosa Se observó una correlación directa entre la frecuencia de los alelos y las variables ambientales también es una marca de adaptación a diferentes grados de presión selectiva. Este método se denomina correlación ambiental Una ventaja de este método es que se aplica con el conocimiento de la presión selectiva, mientras que todos los otros enfoques descritos anteriormente sólo examinar la información de la secuencia.

Diferenciación de la población grande por lo general indica la presencia de la selección natural y adaptación local: ADH1B en el metabolismo del alcohol HFE en el metabolismo del hierro LCT en la

13 EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A LA DIETA Para ilustrar la acción de la selección natural hay varios casos bien estudiados de la adaptación del metabolismo y / o prácticas relacionadas con la dieta: Digestión del Almidón Metabolismo del alcohol Percepción y sabor amargo La capacidad de digerir la lactosa de la leche en la edad adulta

prácticas relacionadas con la dieta: Digestión del Almidón Metabolismo del alcohol

14 EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A LA DIETA La capacidad de digerir la lactosa de la leche en la edad adulta En la mayoría de los mamíferos, incluyendo seres humanos, pierden la capacidad de digerir la lactosa después del destete debido a la disminución de la expresión de esta enzima. La capacidad de digerir la lactosa de la leche en la edad adulta tiene una base genética y se hereda como un rasgo dominante. La ventaja derivada de esa mutación debió de ser muy importante, ya que se ha extendido de forma considerable en un tiempo relativamente breve Un estudio más reciente en el Oriente Medio también reveló un haplotipo específico de la población responsable de LP

La capacidad de digerir la lactosa de la leche en la edad adulta tiene una base genética y se hereda como un rasgo dominante.

15 EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A LA DIETA Tolerancia a la lactosa elevada en: Los europeos del norte (> 90% de los suecos y daneses) y disminuye a lo largo del sur de Europa y Oriente Medio (~ 50% en español, francés, y las poblaciones de pastores árabes). también es prevalente en los grupos de pastores africanos, al igual que los tutsis (90%) y Fulani (~ 50%). Tolerancia a la lactosa baja en los países de África y Asia (~ 5.20% en el África Occidental y ~ 1% en chino). Debido a que son principalmente agricultores

árabes). también es prevalente en los grupos de pastores africanos, al igual que los tutsis (90%) y Fulani (~ 50%).

16 EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A LA DIETA Se estima que las mutaciones se han producido aprox: mill.de años en los Europeos del norte mill.de años en África Oriental 4000 mill.de años en los Saudíes Estas datos son consistentes ya que coinciden con la transición al Neolítico y la aparición de la agricultura y la ganadería en cada región. Pero resulta que la tolerancia a la lactosa no sólo ha aparecido en europeos del norte; en tres pueblos africanos de pastores también se ha producido y lo más curioso es que la mutación que lo permite es diferente en cada uno de los cuatro casos. La ventaja derivada de esa mutación debió de ser muy importante, ya que se ha extendido de forma considerable en un tiempo relativamente breve

de años en los Saudíes Estas datos son consistentes ya que coinciden con la transición al Neolítico y la aparición de la agricultura y la ganadería en cada región.

17 EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A LA DIETA Digestión del Almidón El gen AMY1, codifica la amilasa salival para la digestión del almidón. Hay una amplia variedad en el número de copias entre los individuos y entre poblaciones humanas. El número de copias del gen se correlaciona con la expresión de la proteína. Las poblaciones que consumen dietas altas en almidón, como las poblaciones agrícolas de los norteamericanos de origen europeo y japonés tienen un mayor número de copias de AMY1 que las poblaciones con dietas bajas en almidón, como los cazadores-recolectores en los bosques tropicales y cerca del Círculo Polar Ártico. Los análisis comparativos con otros primates sugieren que la copia adicional de AMY1 fue adquirida en el linaje humano. En conjunto, las variaciones en el número de copias de AMY1 entre las diferentes poblaciones se sugiere que sea una consecuencia de la adaptación regional a las dietas con un contenido de almidón diferentes.

Las poblaciones que consumen dietas altas en almidón, como las poblaciones agrícolas de los norteamericanos de origen europeo y japonés tienen un mayor número de copias de AMY1 que las poblaciones

18 EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A LA DIETA Metabolismo del alcohol El etanol se oxida a acetaldehído por la enzima alcohol deshidrogenasa ( ADH ), y posteriormente se oxida a ácido acético por aldehído deshidrogenasa ( ALDH ). El metabolismo del etanol varía ampliamente entre los individuos debido a las variaciones genéticas de estos 2 genes.

a ácido acético por aldehído deshidrogenasa ( ALDH ).

19 EJEMPLOS DE ADAPTACIONES GENICAS A LA DIETA Uno de los polimorfismos mejor estudiados que influyen en el metabolismo del etanol es : ADH1B Arg47His (rs ) El alelo deriva ADH1B * las sustituciones por His en la posición His cambia el pka de la alcohol deshidrogenasa 8,5 a 10,0, lo que provoca un aumento de 40 veces la K m y de 100 veces la V max, del metabolismo del alcohol. La distribución mundial del alelo ADH1B * 47His presenta altas frecuencias sólo en el oeste y el este de Asia, pero está casi ausente en otras regiones. Curiosamente, los datos moleculares que sugieren que la aparición de este alelo fue aprox.7000 ~ mya coincidiendo con el origen de la domesticación del arroz en Asia oriental. Por lo tanto, se propuso que el aumento de ADH1B frecuencia * 47His fue una adaptación a la domesticación del arroz y la posterior producción y el consumo de alimentos fermentados y / o bebidas. ADH1B * 47His permite la rápida acumulación de acetaldehído cuando se consume alcohol. El acetaldehído es tóxico y puede causar una reacción de rubor, que se propone tener un efecto protector del consumo excesivo de alcohol. Por ello, el ADH1B * 47His se ha demostrado que protege contra el alcoholismo.

La distribución mundial del alelo ADH1B * 47His presenta altas frecuencias sólo en el oeste y el este de Asia, pero está casi ausente en otras regiones.

20 Cambios en la dieta y evolución humana Direcciones futuras El avance de las tecnologías de secuenciación pueden permitir la búsqueda de genes adaptados a la dieta y así se podrá conocer las bases genéticas de algunas enfermedades. Se podrá comparar secuencias del genoma de los grupos indígenas Debido a su homogeneidad genética y las características de sus hábitos alimentarios. Por ejemplo, los inuit y los masai, su dieta basada en animales, high-fat/lowcarbohydrate. El aumento de las secuencias genómicas, junto con una acumulación de información dietética y fenotípica, ofrecerá una oportunidad para detectar cambios en la frecuencia, incluso pequeñas, en respuesta a factores ambientales, incluyendo componentes de la dieta.

Se podrá comparar secuencias del genoma de los grupos indígenas Debido a su homogeneidad genética y las características de sus hábitos alimentarios.

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