Cuando nuestros niños sacan los dientes, muchas veces les damos un palito o una galleta. Aunque sus dientecillas solo son incipientes, roen y roen, salivan y salivan, y van extrayendo pequeños fragmentos de la galleta o el palito. A veces, nos parece que ya han roído lo suficiente, y se lo queremos quitar, pero la mayoría de niños se quejan, ya que les gusta mucho ir comiendo —y digiriendo— lentamente el almidón que lleva la harina con la que se elaboran estos productos. El almidón es un polisacárido (hidrato de carbono) que los vegetales utilizan como reserva o almacén de energía para semillas (cereales...), tubérculos (patata, boniato...), frutos (castaña, naranja...), para poder generar un nuevo organismo. El almidón es un polímero construido a base de azúcares, y para poder aprovechar su energía, estos azúcares tienen que ser extraídos del almidón. Los animales tenemos un gen, el gen de la amilasa, que codifica una proteína con la función de romper los enlaces de la glucosa, liberándola, de forma que podemos aprovechar su energía. La glucosa es la fuente de energía inmediata para todos los seres vivos, por lo que la expresión de este gen permite aprovechar la energía almacenada en el almidón.
Las neuronas de nuestro cerebro se alimentan básicamente de glucosa, y si no tienen a mano, utilizan cetonas (que se obtienen de la degradación de grasas). Quizás por esta razón, a nuestro cerebro le gusta tanto el azúcar, o los alimentos ricos en azúcares (o almidón), como todos los derivados de la harina. Independientemente de que nos gusten los dulces (ricos en azúcares fáciles), a casi todo el mundo le gusta la patata, el arroz, el pan y la pasta, ya que son una fuente de energía lenta que se libera lentamente en sangre a medida que vamos digiriendo el almidón y los azúcares van siendo absorbidos en el intestino y se liberan en sangre. Pero hay que expresar amilasa, no lo olvidemos, que nos permite liberar las moléculas de glucosa que tanto necesitamos.
La mayoría de animales tienen un gen de la amilasa que se expresa en el páncreas. Así, las secreciones pancreáticas en el tubo digestivo, entre otras funciones, permiten liberar los azúcares del almidón. Pero no es lo mismo digerir el almidón que hay en una fruta o una raíz, que las grandes cantidades que encontramos en la patata, en el trigo o en el arroz, fuente principal de hidratos de carbono y, por lo tanto, de energía. Por eso, ya en el linaje con otros simios, se duplicó el gen de la amilasa, de modo que este nuevo gen se expresa en la saliva, lo que tiene mucho sentido desde el punto de vista evolutivo: todos los alimentos que comemos pasan por la boca, donde realizamos un primer proceso de masticación. La salivación permite aglutinar el bolo alimenticio, pero si, además, hay amilasa, se efectúa la primera digestión del almidón, de forma que ya en la boca y mientras viaja hacia el estómago, el almidón se va digiriendo. Así, la segunda digestión del almidón en el intestino ya se realiza sobre fragmentos más pequeños de polisacárido y, finalmente, podemos aprovechar mucho mejor la energía almacenada en el almidón.
La selección natural a partir de la dieta actúa rápidamente, y no solo ha actuado sobre los humanos, sino que también se puede observar en especies domesticadas y próximas
Durante el Paleolítico, los humanos eran cazadores-recolectores, pero en el Neolítico, las poblaciones humanas aprendieron a cultivar cultivos con alto contenido de almidón (cereales, patatas), para poder disponer de una fuente de energía estable y almacenable. Entonces, se seleccionó a favor la multiplicación de los genes de la amilasa, tanto los que se expresan en el páncreas como, sobre todo, los que se expresan en la saliva. Hay que remarcar que la selección natural mediante la dieta es muy potente y actúa en muy poco tiempo, si consideramos los tiempos evolutivos. Ahora bien, la pregunta que muchos antropólogos y genetistas se han hecho es: ¿Cuándo se produjeron las primeras duplicaciones de los genes de la amilasa en los humanos? Dos grupos distintos de Estados Unidos han publicado con un mes de diferencia en las conocidas revistas Nature y Science los resultados de sus investigaciones. Ambos han secuenciado la región cromosómica donde se encuentran agrupados estos genes de la amilasa, en individuos de muchas y varias poblaciones humanas, incluyendo algunos homininos, usando técnicas de secuenciación de lecturas largas, porque al contener genes similares multiplicados muy cerca los unos de los otros, la secuenciación masiva tradicional, de lecturas cortas, no permitía este tipo de análisis preciso. Los resultados coinciden en gran parte, sobre todo en el momento de multiplicación de genes de la amilasa, sucedido recientemente, hace entre 12.000 y 5.000 años, aproximadamente, con muchos sucesos de expansión y deleción, dependiendo de la presión de selección natural en distintos momentos en las poblaciones humanas, pero siempre originando un incremento del número de genes de la amilasa, alrededor de once genes, coincidiendo con la implantación de los cultivos en el Neolítico. No obstante, también presentan algunos resultados divergentes en cuanto al momento evolutivo en el que el género Homo empezó a duplicar los genes de la amilasa. Según el último trabajo, en el que se analizan cinco genomas de individuos Neandertal y un genoma de denisovano (el otro trabajo secuenció un menor número de DNAs de humanos antiguos), la mitad de estos individuos antiguos muestran una duplicación intermedia, con un número de genes amilasa mayor que otros simios, pero también menor que los que tenemos los humanos modernos. En la figura que os adjunto, veréis que los investigadores infieren que esta duplicación inicial tuvo lugar hace unos 800.000 años, poco antes de la separación del linaje de los Neandertales y, seguramente, coincidiendo con el momento en el que los homininos dominaron el fuego y aprendieron a cocinar las harinas de los cereales silvestres que encontraban, ricos en almidón, pero también relativamente indigestibles sin este incremento en el número de genes de la amilasa.
Esquema de la evolución de la familia de los genes de las amilasas en el género Homo, que muestra varios puntos donde se infiere que sucedió
la duplicación inicial y, particularmente, la multiplicación en los humanos modernos durante el Neolítico (extracto de Yilmaz et al., (2024). Science, doi:10.1126/science.adn0609).
Como he comentado, la selección natural a partir de la dieta actúa rápidamente, y no solo ha actuado sobre los humanos, sino que también se puede observar en especies domesticadas y próximas. Como os expliqué hace unos años en otro artículo, ratas, perros, gatos y cerdos —que comparten con nosotros vivienda y a los que alimentamos con los restos de nuestra comida— también presentan multiplicaciones de los genes de la amilasa en comparación con sus equivalentes silvestres. De este modo, también pueden digerir y aprovechar mejor los carbohidratos, como el almidón que les damos, mezclado en su comida.
Así que cuando veis a un niño mordisqueando y salivando su palito de pan, y encontrándole al final su saborcito dulce, de hecho nos muestran este "superpoder" característico de los humanos modernos, que nos permite digerir el almidón y aprovechar la energía de los carbohidratos, factor que ha ayudado a sobrevivir a muchos niños y, como consecuencia, ha favorecido el crecimiento y la expansión de las poblaciones humanas a partir del Neolítico. Ahora quizás también podemos comprender por qué la mayoría de las poblaciones humanas tenemos una fuente de carbono (patata, trigo o arroz) como base de nuestra alimentación.