L’evoluzione dell’uomo all'alta quota

L’adattamento umano alle condizioni di ipossia cronica è sensazionale, uno di quegli adattamenti che hanno permesso alla nostra specie di “conquistare” ambienti decisamente estremi. In parole povere, l’ipossia cronica è una condizione in cui l’organismo è esposto per lunghi periodi a bassi livelli di ossigeno, come accade per esempio ad alte altitudini, e a livello fisiologico esistono dei meccanismi che aiutano il nostro organismo, le cellule, ecc., a compensare la carenza di O₂.

Questo rappresenta uno degli esempi più notevoli di evoluzione e si tratta anche di un adattamento recente nella nostra specie. Popolazioni che vivono da millenni ad alte altitudini, come gli abitanti dell’altopiano andino e quelli dell’Himalaya, sono caratterizzati da strategie fisiologiche e genetiche senza uguali. Alcuni studi precedenti avevano individuato pochi geni coinvolti, come EPAS1 ed EGLN1, ma le nuove analisi genomiche mostrano che l’adattamento all’alta quota è spesso un processo poligenico, cioè coinvolge molte varianti genetiche di piccolo effetto distribuite in più vie biologiche. In parole povere, significa che nel DNA ci sono tante piccole variazioni, ognuna con un effetto minimo se considerata da sola. Queste varianti si trovano in molti geni diversi, spesso legati a vie biologiche differenti ma connesse — come metabolismo, crescita o risposta immunitaria — e tutte insieme contribuiscono a determinare un tratto complesso o una predisposizione, ad esempio a una malattia o a una caratteristica fisica.

Questo recente studio ha analizzato i genomi di popolazioni andine (Aymara, Quechua, Uros) per individuare segnali di adattamento poligenico convergente rispetto alle popolazioni himalayane, con particolare attenzione ai geni coinvolti nell’angiogenesi, nella funzione cardiovascolare e nello sviluppo placentare. I risultati rivelano che la selezione naturale ha agito su reti di geni che migliorano la perfusione sanguigna e la regolazione vascolare, evidenziando una sorta di convergenza funzionale tra le due regioni montane più alte del pianeta.

Vediamo brevemente alcuni risultati e informazioni della ricerca:

• La pressione selettiva principale è l’ipossia ipobarica, comune a tutte le popolazioni d’alta quota, e gli Andini e gli Himalayani rappresentano i principali casi di studio umano di adattamento a tale condizione.

• Gli studi precedenti erano limitati perché focalizzati su selezioni “hard sweeps” (pochi loci, grande effetto), mentre l’adattamento umano è più spesso poligenico.

• L’adattamento andino è più recente (~9 ka) rispetto a quello himalayano (Pleistocene superiore), riducendo la probabilità di selezione di tipo sweep. Inoltre, gli Andini mostrano “aggiustamenti” fisiologici meno efficaci rispetto ai Tibetani/Sherpa.

• Tratti fisiologici distintivi degli Andini sono: maggiore volume polmonare e toracico, gradiente alveolo-arterioso ridotto, maggiore flusso uterino durante la gravidanza, miglior efficienza cardiaca e di consumo d’ossigeno. Tuttavia, molti loci selettivi proposti non sono stati replicati, suggerendo un adattamento più complesso e poligenico.

• Nei gruppi a bassa quota è stata notata una selezione su vie immunitarie (es. infezioni da Staphylococcus aureus, HPV). Negli Andini invece la selezione è legata a vie connesse all’angiogenesi (Focal adhesion, PI3K-Akt).
  I geni angiogenetici chiave sono LAMA3, COL4A1, ITGB6, PRKCB, PTK2. Questi geni regolano la migrazione e proliferazione endoteliale e la formazione di nuovi vasi sanguigni.
  Per esempio, PTK2 è importante e necessario per l’inizio dell’angiogenesi: la sua inattivazione causa arresto dello sviluppo vascolare. Altri geni correlati, come VEGFA, PDGFA, PDGFD, interagiscono con PTK2 e influenzano placenta e circolazione materno-fetale.

• L’adattamento all’alta quota negli Andini è poligenico, con forte coinvolgimento di geni dell’angiogenesi e della funzione cardiovascolare.

• Esiste una convergenza funzionale con gli Himalayani, ma solo una parziale convergenza genetica.

• Le vie adattative principali riguardano Focal adhesion, PI3K-Akt, Apelin signalling, Vascular contraction.

• La selezione naturale ha favorito individui caratterizzati da una migliore perfusione ematica, vasodilatazione e funzione placentare, e ciò permette di affrontare l’ipossia cronica.

Fonte: Ferraretti, G., Rill, A., Abondio, P. et al. Convergent evolution of complex adaptive traits modulates angiogenesis in high-altitude Andean and Himalayan human populations. Commun Biol 8, 377 (2025).