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Clara Prats i Martí Català del grupo de investigación BIOCOM-SC estudian el efecto de la tuberculosis a la evolución humana

Un nuevo estudio multidisciplinario, con un equipo del departamento de Física de la UPC y de la IGTP-CMCiB, utiliza la modelización matemática para proporcionar nueva información sobre como el origen de la tuberculosis ha afectado el crecimiento de la población y la resistencia femenina a la infección. El estudio, publicado a Scientific Reports, describe mecanismos mediante los cuales la infección por tuberculosis ha contribuido a dar forma en la sociedad humana tal y como la conocemos.
Clara Prats i Martí Català del grupo de investigación BIOCOM-SC estudian el efecto de la tuberculosis a la evolución humana
Modelo de coninfección: Susceptible (S), Expuesto (E), infectado (I), Recoperado (R)

La tuberculosis (TB), causada por el microbio Mycobacterium tuberculosis complejo (MtbC), ha estado infectando humanos desde la vieja edad de piedra, o periodo paleolítico, cuando las personas vivían como cazadores-recolectores, organizados en grupos reducidos. Hace unos 43.000 años, durante el neolítico, la gente empezó a asentarse y a crear granjas; aproximadamente en esta época, se desarrolló la forma más moderna de tuberculosis. La TB es una dolencia devastadora, ha matado unas 1.000.000.000 personas los últimos 200 años, el equivalente a la población actual de todo el continente americano, y plantea cuestiones interesantes. Por qué no mató la pequeña población de los primeros humanos? Cómo han sobrevivido, tanto la tuberculosis como sus huéspedes? Y, por qué parece que las mujeres son más resistentes que los hombres a la dolencia? Para responder estas preguntas, el equipo formado por Martí Català i Clara Prats del Departamento de Física de la UPC y por Pere-Joan Cardona a la Unidad de Tuberculosis Experimental (UTE) a la IGTP, ha llevado a cabo una compleja tarea de detectives mediante un modelo matemático para combinar datos biológicos, antropológicas e históricas para poder ofrecer respuestas. El resultado es sorprendente: no solo los humanos han sobrevivido a pesar de las infecciones por TB sino que, probablemente, haya tenido un papel clave en la forma actual de la sociedad humana como la conocemos.

El estudio es una colaboración entre el Institut de Recerca Germans Trias i Pujol (IGTP), el Centre de Medicina Comparativa i Bioimatge (CMCiB-IGTP), CIBERES y la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). El artículo se ha publicado en la revista Scientific Reports y ya ha tenido eco en la prensa. Se considera la larga historia sobre la batalla entre las personas y las bacterias: Cuando apareció la dolencia al paleolítico, el crecimiento de población había caído del 1% a solo el 0,003%, probablemente los pequeños grupos se infectaron y fueron muriendo. Nuestro modelo muestra que en aquella época, en que la mortalidad infantil era del 50%, las mujeres tenían que tener dos hijos supervivientes (es decir, cuatro partes) para mantener la población. Con la llegada de los cepas modernos de Mycobacterium tuberculosis, la dolencia se hizo más mortal e hizo aumentar estas cifras a 3 hijos supervivientes, o 6 embarazos, para poder mantener la especie. No se ha llegado a entender el motivo por el cual la población pasó de la dinámica de cazadores-recolectores al asentamiento y la vida agrícola, en un momento en que las partes habitables del mundo se limitaban del Subcontinente indio en Australia, debido a la glaciación generalizada. Hasta ahora no ha habido ningún motivo obvio para explicar este cambio.

Este estudio se ha llevado a cabo en el Centre de Medicina Comparativa i Bioimatge (CMCiB-IGTP), junto con la UPC, utilizando un modelo matemático. El equipo diseñó un modelo matemático en compartimentos basado en cinco ecuaciones diferenciales para describir la dinámica de las infecciones por MtbC en la población. Permite que los investigadores modelitzin un escenario estándar de un grupo de personas en que se incluye una persona infectada por TB. Se pueden incluir y cambiar diferentes factores para mostrar como afectan a la dinámica de la población con el tiempo. Este modelo se ha utilizado para estudiar como interaccionaban los cepas antiguos y modernos de tuberculosis, cuáles son los factores necesarios para mantener las epidemias de tuberculosis y como la resistencia femenina ha estado esencial por la coevolució del MtbC y los humanos.

 


Pere Joan Cardona, Martí Català, and Clara Prats. Origin of tuberculosis in the Paleolithic predicts unprecedented population growth and female resistance. Sci Rep 10, 42 (2020)

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