Los carbohidratos son uno de los tres macronutrientes principales que dan energía al cuerpo humano, junto con las proteínas y las grasas. Están formados por azúcares, fibras y almidones.
Un nuevo estudio realizado por científicos de los Estados Unidos y publicado en la revista Science reveló pistas sobre cómo y cuándo el organismo humano pudo descomponer los carbohidratos complejos en la boca. Se considera que fue el primer paso en la digestión de alimentos ricos en almidón, como el pan y la pasta.
Los investigadores pertenecen al Laboratorio Jackson de Medicina Genómica y a la Universidad de Buffalo. Encontraron que la duplicación de un gen, que se conoce como gen de la amilasa salival (AMY1), puede haber contribuido a dar forma a la adaptación humana a los alimentos ricos en almidón. También detallaron que eso puede haberse producido hace más de 800.000 años.
Fue mucho antes del desarrollo de la agricultura, la actividad que consiste en cultivar plantas y criar animales para producir alimentos, fibras y otros productos esenciales. Esa práctica transformó la vida humana hace aproximadamente 12.000 años.
Los resultados podrían ayudan a entender más a las enfermedades metabólicas hoy, en un momento en que la humanidad sufre una epidemia de sobrepeso y obesidad, con más de 2500 millones de adultos afectados.
Por qué hicieron el estudio
Los carbohidratos se clasifican en simples y complejos. Los simples, como el azúcar, se digieren rápidamente y pueden causar aumentos rápidos de energía. Los complejos, como los que están en los granos enteros o las verduras, se digieren más lentamente y proporcionan energía sostenida.
Se sabía desde hace tiempo que los seres humanos poseen múltiples copias del gen de la amilasa salival (AMY1), que posibilita descomponer los carbohidratos complejos en la boca. Pero se desconocía cómo se había producido la expansión del número de estos genes.
En 2007, el bioantropólogo George Perry, entonces en la Universidad Estatal de Arizona, y sus colegas habían identificado el vínculo entre comer muchos alimentos ricos en almidón y tener más copias de AMY1 en poblaciones de todo el mundo.
Cuando los humanos empezaron a cultivar trigo, ñame y otros alimentos ricos en almidón, las personas con más copias de AMY1 absorbían más azúcares ricos en energía en cada bocado y tenían más hijos supervivientes.
Ahora, los investigadores de Buffalo y el Laboratorio Jackson buscaron más respuestas. Omer Gokcumen, profesor en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Buffalo, explicó: “La idea es que cuantos más genes de amilasa tengas, más amilasa puedes producir y más eficazmente puedes digerir el almidón”.
La amilasa es una enzima que no solo descompone el almidón en glucosa, sino que también contribuye al sabor del pan.
Cómo trabajaron los científicos
Gokcumen y su equipo, que incluye a Charles Lee, coautor del estudio, emplearon tecnologías de mapeo genómico óptico y secuenciación de lecturas largas. Esas tecnologías les permitieron superar las dificultades que las técnicas tradicionales tenían para distinguir entre las copias del gen AMY1.
El equipo también analizó los genomas de 68 humanos antiguos, entre ellos una muestra de 45.000 años de antigüedad proveniente de Siberia.
De esta manera, descubrieron que los cazadores-recolectores preagrícolas ya contaban con un promedio de cuatro a ocho copias de AMY1 por célula diploide. Esto sugiere que los humanos, antes de domesticar plantas, ya poseían una amplia variedad de copias del gen de la amilasa.
También se encontraron duplicaciones del gen AMY1 en muestras de neandertales y denisovanos. Los neandertales fueron una especie extinta de homínidos que vivió en Europa y Asia occidental hace entre 400.000 y 40.000 años. Mientras que los denisovanos, otra especie arcaica, vivió en Asia hace entre 50.000 y 200.000 años.
El hallazgo publicado en Science indica que la duplicación del gen pudo haberse producido hace más de 800.000 años, antes de la divergencia de estas especies y los humanos modernos, según indicó Kwondo Kim, uno de los autores principales del estudio.
“La duplicación inicial en nuestros genomas sentó las bases para una gran variación en la región de la amilasa, permitiendo que los humanos se adaptaran a dietas ricas en almidón a medida que cambiaban sus tecnologías y estilos de vida”, explicó Gokcumen en un comunicado.
La científica Charikleia Karageorgiou agregó que “después de la duplicación inicial, que condujo a la aparición de tres copias de AMY1 por célula, la región de la amilasa se volvió inestable y comenzó a generar nuevas variaciones”.
De esas tres copias podrían haberse alcanzado hasta nueve, o incluso reducirse nuevamente a una sola copia por célula haploide.
Además, la investigación destacó cómo la agricultura influyó en la variación del gen AMY1. Mientras que los cazadores-recolectores ya tenían múltiples copias, los agricultores europeos experimentaron un aumento en el número promedio de copias de AMY1 en los últimos 4.000 años. Eso habría ocurrido probablemente por sus dietas ricas en almidón.
Qué implican los resultados
El científico Gokcumen señaló que “las personas con más copias del gen AMY1 digerían el almidón de manera más eficiente, lo que les permitió tener más descendencia”. Se favoreció a largo plazo la propagación de las copias adicionales de este gen.
Los resultados coinciden con un estudio llevado a cabo por investigadores de la Universidad de California en Berkeley, que había sido publicado en la revista Nature. Encontraron que los humanos en Europa aumentaron su número promedio de copias de AMY1 de cuatro a siete en los últimos 12.000 años.
Los nuevos conocimientos podrían tener aplicaciones prácticas en el tratamiento de enfermedades metabólicas modernas. La variación en el número de copias del gen AMY1 ofrece una oportunidad para explorar su impacto en la salud metabólica y entender mejor los mecanismos de la digestión del almidón y el metabolismo de la glucosa, según Feyza Yilmaz, investigadora del Laboratorio Jackson para la Medicina Genómica.
“Es posible que los resultados de los estudios recientes ayuden a comprender más la situación de las enfermedades metabólicas hoy. Pero hay que considerar que hay un entorno que influye también en la alimentación humana, más allá de cada individuo y de la genética”, dijo a Infobae la licenciada en nutrición Leila Guarnieri, de la organización FIC Argentina.
El entorno favorece “el consumo elevado de productos de mala calidad nutricional como los productos ultraprocesados. Contienen nutrientes críticos en exceso como azúcares libres, y están en gaseosas, golosinas y otros productos -afirmó Guarnieri.
El consumo de ultraprocesados lleva a un pico de glucemia y a aumentar más la ingesta. “También sube la preferencia por los productos ultraprocesados —afirmó—. En cambio, hay otro tipo de alimentos compuestos por carbohidratos con fibra como la avena, que no generan los efectos de los que tienen azúcares libres”.
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