Cavalli-Sforza: El humanista convertido en evolucionista o por qué el ser humano es un modelo para estudiar la evolución

Introducción

Luigi Luca Cavalli-Sforza, uno de los más importantes biólogos evolutivos modernos, falleció recientemente, el 31 de agosto del 2018, a los 96 años.

     Hace un par de días, buscando un dato esotérico que nos encargó Clementina Equihua, co-editora de nuestro Oikos= (Pregunta ¿de qué organismo era el ADN con el que Watson y Crick describieron la estructura del ADN?. Al final de este nota encontrará la respuesta) y releyendo el clásico (y controversial) The Double Helix de James D. Watson, encontramos de repente en el Capítulo 20 mención a un joven Cavalli-Sforza (sin primer nombre, y sin más datos), describiendo los experimentos de su amigo y colaborador, el genetista de bacterias Joshua Lederberg que, cuando apenas tenía 20 años, descubrió la recombinación y los procesos sexuales en Escherichia coli (estudio por el cual le concedieron el premio Nobel en 1958). Efectivamente, aunque la principal contribución de Cavalli-Sforza fue el estudio detallado de la genética de poblaciones humanas, inició su carrera científica trabajando experimentalmente con el estudio de la recombinación en bacterias con Lederberg, bajo la dirección del mismísimo R.A. Fisher en Cambridge entre los años 1948 y 1950. En esos años con Fisher, Cavalli-Sforza se interesó en las poblaciones humanas y las estudió usando los pocos marcadores genéticos que se tenían en esas fechas, en particular los grupos sanguíneos A, B y O, los grupos MN y el factor Rh, temas que también le interesaban mucho a Fisher. Con esas ideas en mente, Cavalli-Sforza comenzó a trabajar sobre la deriva génica en poblaciones humanas aisladas en el norte de Italia, su país natal.

Las contribuciones de Cavalli-Sforza

Cavalli SforzaF1Sus principales contribuciones a la ciencia las desarrolló un poco después, en colaboración con otro alumno de R.A. Fisher, Anthony W. Edwards, experto en estadística, genética de poblaciones y análisis de datos, quien, en 1960 consiguió apoyo para trabajar en la Universidad de Pavia utilizando lo que en aquel entonces era una nueva computadora de la marca Olivetti. Al mismo tiempo que Cavalli-Sforza y Edwards obtenían los primeros datos de poblaciones humanas, desarrollaron diferentes algoritmos que usaron en uno de sus primeros artículos, en 1963. En este estudio utilizaron 15 poblaciones humanas, tres por continente y 20 variantes (alelos) derivados de datos de grupos sanguíneos, usando un método que llamaron “evolución aditiva”, que presentaron como un dendograma o árbol filogenético (Figura 1) y como un mapa. Tal vez esta fue la primera vez que se usaron los árboles para estudios de genética de poblaciones, la primera aplicación de las ideas y métodos del concepto de parsimonia y la primera representación de este en un mapa, que es el corazón de las ideas de filogeografía moderna. Pocos años después, en 1967, Walter Fitch y Emmanuel Margoliash popularizaron un método de matriz de distancias para obtener los primeros árboles filogenéticos derivados de secuencias de proteínas (los datos de Cavalli-Sforza y Edwards eran de fenotipos de los grupos sanguíneos), lo que demostró la importancia fundamental de tener una matriz de datos más confiable, ya que cuando estas matrices contienen pocos datos producen reconstrucciones de la filogenia del organismo en estudio que muchas veces es equivocada. Actualmente muchos biólogos y genetistas usamos constantemente en nuestros estudios árboles filogenéticos, y diferentes métodos e ideas derivadas de estas propuestas pioneras, pero a la mayoría se nos olvida o nunca supimos de sus orígenes.

     En 1968, Cavalli-Sforza se mudó a la Universidad de Stanford, en California, EUA, donde comenzó a dar el curso de genética de poblaciones junto con Walter Bodmer, con el que escribo el libro de texto clásico The genetics of humans populations de 1971, con el que Carlos Martínez del Río le dio a uno de nosotros (LEEF) las clases donde aprendimos los elementos de la genética de poblaciones y que aún es un texto útil y una referencia indispensable.

     Con el paso del tiempo, Cavalli-Sforza siguió recopilando datos de más poblaciones humanas, con más marcadores, este trabajo lo resumió en la monumental obra The history and geography of human genes (1994), que publicó en coautoría con Paolo Menzonni y Alberto Piazza, que es un verdadero atlas de la diversidad humana.

     Adicionalmente, su trabajo con Marcus Feldman sobre la transmisión cultural en poblaciones humanas, tema con el cual publicaron un libro en la prestigiosa serie de Princeton, Cultural Transmission and Evolution (1981), muestran sus intentos de conjuntar el estudio de los lenguajes con los genes, para reconstruir la historia humana.

La escuela de Cavalli-Sforza

Durante toda su carrera, Cavalli-Sforza fue un antirracista muy vocal. Más recientemente, todavía en Stanford, inició un amplio proyecto llamado Human Genome Diversity Project, con el fin de contribuir a entender la evolución humana y analizar enfermedades de origen genético, juntado datos de más de mil persona de 52 poblaciones en el mundo. Obviamente este es un proyecto muy importante, pero que fue criticado por algunos grupos como controversial y abierto a la biopiratería donde el acceso a la información genética es el centro de la controversia. Sin duda este es un tema no resuelto por nuestras sociedades. Aún así, y por razones aparentes, el ser humano se ha vuelto una especie modelo para estudiar muchos procesos evolutivos y funcionales, de la misma manera que lo concibió Cavalli-Sforza. Por ejemplo, la historia de la colonización humana de los diversos continentes es el ejemplo filogeográfico mejor conocido que tenemos; en segundo término el genoma humano es sin duda del que más sabemos tanto en su aspecto estructural como funcional. Ambos grupos de información son críticos para entender a nuestra especie, para conocer cuando llegamos a los diferentes ecosistemas en donde actualmente vivimos, desde cuando comenzamos a modificarlos, y los procesos de transformación y adaptación a cada ambiente y los procesos evolutivos inherentes a nuestra especie, aspectos de mucha relevancia desde un punto de vista médico, por ejemplo.

¿Impacto en México?

Cavalli-Sforza no tuvo colaboraciones directas con genetistas de poblaciones mexicanos que hayan resultado en publicaciones. Aún así, de sus casi 24,000 citas en Scopus encontramos que un poco más del 1% de ellas (321) son citas en las que al menos uno de los autores está ubicado en México. Sobre todo se trata de citas a sus métodos para estimar la distancia genética para construir árboles filogenéticos. Sin duda, la mayor influencia de Cavalli-Sforza fue sobre grupo de Rubén Lisker, Fabio Salamanca, Alvar Loria, Mauricio Swadesh y Salvador Armendares, quienes trabajaban tanto en genética de poblaciones asociada a la medicina como sobre la importancia de la deriva genética en poblaciones originarias, como relata Ana Barahona, de la Facultad de Ciencias de la UNAM, en su estudio del 2016.

     Como en otros casos, dentro de la UNAM deberíamos haber tenido colaboraciones formales con Cavalli-Sforza y su grupo de trabajo, porque no solamente hubiéramos trabajado en proyectos importantes, sino también habríamos aprendido de él el profundo humanismo que lo llevó a entender la teoría de la evolución a través del estudio de ser humano.

Para terminar

La respuesta a la pregunta de Clementina sobre el origen del ADN con el que se hizo la descripción de su estructura —misma que explica muchos de los detalles de los procesos genéticos y evolutivos que comenzó a describir Luigi Luca Cavalli-Sforza desde los años 40 del siglo pasado, junto con otros científicos pioneros y heroicos no, no fue, como tal vez uno esperaría, la famosa víctima de Crick y Watson, Rosalind Franklin; ni el otro experto en cristalografía, Maurice Wilkins, responsables de las famosas imágenes de la difracción de rayos X del ADN los que les dieron parte de los datos que necesitaban Watson y Crick. Tampoco fue Cavalli-Sforza ni Joshua Lederberg, quienes solo salen de pasada en la obra de Watson (como fuentes de posibles proyectos alternativos si les ganaban la carrera para resolver el ADN).

     Este ADN original, que saltó a la fama, lo obtuvo Rudolf Signer, un bioquímico suizo de la Universidad de Berna, del timo de terneras. Signer se lo regaló a Maurice Wilkins, del King's College de Londres, quien posteriormente se lo dio a Raymond Gosling, su alumno de doctorado. Raymond Gosling logró cristalizar esta molécula después de muchos y complicados esfuerzos. Seguramente nadie se acuerda de ninguno de estos científicos pero ¡esto nos refuerza la idea de lo importante que es recordar y celebrar a los pioneros de nuestro campo, la genética, como lo fue el Dr. Luigi Luca Cavalli-Sforza!

Para saber más

  • Attar, N. 2013. Raymond Gosling: the man who crystallized genes. Genome Biology 14:402. https://doi.org/10.1186/gb-2013-14-4-402
  • Barahona A. 2016. Medical Genetics and the First Studies of the Genetics of Populations in Mexico. Genetics, 204:11-19.
  • Edwards, A. W. F. y L. L. Cavalli-Sforza. 1963(a). The reconstruction of evolution. (Abstr.) Heredity 18: 553, and Annals of Human Genetics 27, 104–105.
  • Edwards, A. W. F. y L. L. Cavalli-Sforza. 1963 (b). A method for cluster analysis. Preprints of the 5th International Biometrics Conference, Cambridge, UK, September, 1963.
  • Edwards, A. W. F. y L. L. Cavalli-Sforza. 1964(a). A method for cluster analysis. (Abstr.) Biometrics 20: 383.
  • Edwards, A. W. F. y L. L. Cavalli-Sforza. 1964(b). Reconstruction of evolutionary trees, pp. 67–76 in Phenetic and Phylogenetic Classification, Systematics Association Publication No. 6, London. Reprinted in Cladistic Theory and Methodology, edited by T. Duncan and T. F. Stuessy, 1985. Van Nostrand Reinhold, New York.
  • Edwards, A. W. F. y L. L. Cavalli-Sforza, 1965. A method for cluster analysis. Biometrics 21: 362–375. [PubMed]
  • Fitch, W.M. y E. Margoliash. 1967. Construction of phylogenetc trees. Science, 155:279-284.

 Imagenes: Consuelo Bautista. Periódico El País y Statistical Methods for Evolutionary Trees de la revista Genetics de la Genetics Society of America

Leer más de nuestro trabajo