Activitats UBICS a la Setmana Ciència 2022

UB projects 26/10/2022

Un any més l'UBICS participarà a la Setmana de la Ciència UB. Aquest any presentem les següents activitats:

EL CERVELL HUMÀ: COM L'ESTUDIEM, COM ENS ENGANYA I QUINES SORPRESES AMAGA
Dia: 14 Novembre
Lloc: Aula Eduard Fonseré, Facultat de Física UB
Ponent: Dr. Jordi Soriano

EXPLORANT ELS SISTEMES COMPLEXOS
Dia: 14 Novembre
Lloc: ONLINE
Ponent: Dr. Albert Diaz-Guilera

EL MÓN ANIMAL I L'ECOLOGIA EXPLICADES AMB EINES FÍSIQUES SORPRENENTS I DIVERTIDES
Dia: 18 Novembre
Lloc: Aula Eduard Fonseré, Facultat de Física UB
Ponent: Dr. Jordi Soriano

Activitats gratuïtes. Inscripcions a: ubics@ub.edu

Més informació: https://setmanaciencia.fundaciorecerca.cat/frontend/activitats.asp

Beques UBICS a Beques de col·laboració de tardor UB

UB grants 21/10/2022

Ja ha estat publicada la següent convocatòria de Beques i Ajuts:

• Convocatòria ordinària de Tardor, de 17 d’octubre de 2022, de trenta beques de col·laboració (CODI 2022.9)

 Trobareu les convocatòries a l'apartat de Convocatòria d'ajuts i subvencions de la Seu Electrònica de la Universitat de Barcelona. També podeu trobar informació a la adreça web i la  Seu electrònica de la Universitat de Barcelona. Trobareu les convocatòries a l'apartat de Convocatòria d'ajuts i subvencions de la Seu Electrònica de la Universitat de Barcelona.

Els estudiants interessats a demanar aquestes beques hauran d’omplir el formulari de sol·licitud a la Seu a partir de dijous 20 d’octubre fins al 10 de novembre.

L'Institut UBICS també oferta dues beques dins d'aquesta convocatòria. 

Qualsevol dubte escriviu a ubics@ub.edu.

Beques UBICS a Master + UB

UB grants 19/10/2022

Ha estat publicada a la web de Beques i Ajuts al estudiant i a la Seu Electrònica de la Universitat de Barcelona la següent convocatòria:

• Programa Màster+UB de captació d'estudiants per a cursar un màster universitari i incentivar vocacions científiques en el sí d'un grup de recerca (2ª convocatòria) , curs 2022-2023 (codi 2022.8)

Trobareu la convocatòria a l'apartat de Convocatòria d'ajuts i subvencions de la Seu Electrònica de la Universitat de Barcelona. 

Des de l'Institut UBICS ofertem 2 beques dins d'aquesta convocatòria per estudiants de Màster que vulguin realitzar el seu TFM amb un membre del UBICS. L'estudiant ha d'estar matriculat a temps complet d'un dels Màsters següents: Màster de Modelització Computacional Atomística i Multiescala en Física, Química i Bioquímica, Màster de Fonaments de la Ciència de Dades, Màster de Ciència Cognitiva i Llenguatge, Màster Interuniversitari en Intel·ligència Artificial (UB, UPC, URV), Màster d'Enginyeria Biomèdica i/o Màster en Física dels Sistemes Complexos i Biofísica.

Per demanar aquestes beques l'estudiant haurà d’omplir el formulari de sol·licitud a la Seu a partir de dilluns 17 d’octubre fins al 4 de novembre.

La convocatòria porta associats uns ajuts complementaris finançats pel Banc de Santander. Les persones que vulguin obtenir aquest ajut hauran d’omplir, a més, el formulari web del  Banc de Santander.

 

Noves evidències sobre les bases genètiques del tracte vocal

UB papers 10/10/2022

ENGLISH VERSION

Tot i la seva importància per parlar, respirar i menjar, hi ha relativament poc coneixement sobre els fonaments genètics del tracte vocal humà, un sistema format per cavitats i òrgans com la llengua, la laringe o els llavis. Un nou consorci de genetistes, neurocientífics i lingüistes, creat per Dan Dediu, professor ICREA de la Facultat de Filologia i Comunicació i membre de l’Institut de Sistemes Complexos (UBICS) de la Universitat de Barcelona, i Dorret Boomsma, del Registre de Bessons dels Països Baixos (NTR) de la Universitat Lliure d’Amsterdam, ha calculat l’heretabilitat de molts dels components del tracte vocal basant-se en imatges 3D de ressonància magnètica estructural en 632 bessons monozigòtics i dizigòtics.

Els resultats, publicats a la revista Human Genetics, aporten noves proves sobre la manera com els factors genètics i ambientals actuen conjuntament en la definició de les diferències anatòmiques entre les persones. Els participants eren bessons voluntaris no seleccionats per salut o malaltia.

Les conclusions de l’estudi obren noves vies per comprendre la complexitat de la genètica, l’entorn i la cultura, que junts donen forma al nostre tracte vocal, i per ajudar a explicar les diferències fonètiques i fonològiques entre les llengües. «És difícil trobar característiques humanes que no hagin estat objecte d’un estudi de bessons, però sorprenentment aquest és el primer gran projecte que estima l’heretabilitat del tracte vocal humà en bessons», afirma Dorret Boomsma, catedràtica de la Universitat Lliure d’Amsterdam.

«El pas següent és relacionar aquestes troballes anatòmiques amb els efectes sobre la idiosincràsia de la veu i l’articulació del llenguatge. Aquests resultats indiquen que els factors genètics i ambientals, inclosos els culturals, interactuen per donar forma al tracte vocal, i indiquen que cada estructura —fins i tot les parts d’una estructura— té una constel·lació d’interaccions pròpia», afirma Dan Dediu, que va iniciar aquest estudi a l’Institut Max Planck de Psicolingüística de Nimega (Països Baixos), juntament amb investigadors de la Universitat Lliure d’Amsterdam (Països Baixos), la Universitat de Tecnologia de Nanyang (Singapur) i la Universitat de Constança (Alemanya).

Avantatges de les cohorts de bessons

L’estudi s’ha dut a terme gràcies a les dades recollides en cinc estudis de bessons pel Registre de Bessons dels Països Baixos. L’avaluació de les imatges de ressonància magnètica estructural preses en bessons permet fer una estimació de les contribucions dels gens i l’entorn a la variació de l’anatomia del tracte vocal. Tal com va declarar Emily Jennings, que va treballar en aquest projecte en el marc de la seva tesina de màster a la Universitat Lliure d’Amsterdam, «l’experiment únic de la natura amb bessons monozigòtics, que són gairebé genèticament idèntics, i amb bessons dizigòtics, que comparteixen de mitjana el 50 % del genoma, permet conèixer la importància relativa dels factors genètics i ambientals per explicar les diferències entre persones en l’anatomia del tracte vocal».

Anàlisi detallada dels aspectes del tracte vocal no visibles externament

Per mesurar els aspectes del tracte vocal que no són visibles de manera externa, els investigadors van analitzar aquestes imatges en 3D, que capten les característiques anatòmiques de les estructures toves i rígides del tracte vocal.

Un aspecte innovador de la metodologia emprada en aquest estudi és que l’anàlisi d’aquestes imatges la van fer dos investigadors independents, que primer van formar-se en un protocol rigorós i basat en la literatura antropològica i fonètica. Seguint aquest protocol, durant sis mesos de treball intensiu van marcar les imatges 3D per identificar-hi estructures anatòmiques clarament definides i descriure-hi corbes i superfícies. A partir d’aquestes marques, van obtenir un conjunt de mesures, com ara distàncies, angles, curvatures, proporcions, etc., que els permetien captar les dimensions i la forma de les estructures del tracte vocal i les seves interrelacions. A continuació, aquestes dades es van analitzar mitjançant models d’equacions estructurals genètiques, cosa que va permetre estimar la contribució dels gens a aquestes estructures, controlant possibles factors de confusió en les dades, com el sexe, l’edat o el volum intracranial dels participants, i aprofitant la informació proporcionada pels dos investigadors, que van puntuar totes les dades.

Troballes noves i inesperades

Els resultats aporten noves proves sobre les contribucions relatives dels factors genètics i ambientals, que van sorprendre els mateixos investigadors. Entre aquests hi havia «la posició de la laringe, que sembla estar sota una forta influència genètica, mentre que diversos components ossis, com les arcades dentals i la volta palatina, tenen una baixa heretabilitat», explica Scott Moisik, de la Universitat de Tecnologia de Nanyang. Estudis anteriors van indicar que aquests components semblen canviar de forma en resposta als efectes causats pels tractaments dentals, pel tipus de dieta i fins i tot pel costum de mamar-se el dit durant la infantesa. Tot i això, «hi ha altres estructures òssies, com la cavitat nasal i la mandíbula, que semblen ser força resistents a aquestes influències ambientals», afegeix Moisik. Aquests resultats demostren que la genètica importa, però no de manera uniforme, «en diversos graus i en diversos llocs del tracte vocal, i això vol dir que val la pena buscar els gens que hi estan implicats de debò». «Però també vol dir», continua, «que la genètica no ho controla tot, cosa que significa que podem començar a buscar els mecanismes a través dels quals interactuen la biologia, l’entorn i la cultura».

Aquesta influència de la cultura és un element que també s’ha esmentat en estudis anteriors, els quals, per exemple, van demostrar que «el tipus d’aliments que solen menjar els agricultors i els caçadors-recol·lectors els afecta les dents i això, al seu torn, influeix en el fet que el seu idioma faci servir o no sons com [f] o [v], que són més utilitzats pels agricultors», assenyala Dan Dediu.

Dades i metodologia obertes a altres grups de recerca

La metodologia i els programes desenvolupats durant l’estudi estan disponibles de forma gratuïta per a qualsevol investigador que hi estigui interessat, de manera que «qualsevol grup pot aplicar exactament la mateixa metodologia a les seves mostres, la qual cosa que permet reproduir i ampliar el nostre estudi», afirma Dediu. «A més», afegeix l’investigador, «aquest protocol elaborat per mesurar quantitativament el tracte vocal podria ajudar en el futur a identificar, diagnosticar i fer el seguiment de patologies que afecten el tracte vocal».

Cerca de gens

El següent objectiu dels investigadors és començar a cercar gens relacionats amb les estructures del tracte vocal. Per això, el pròxim pas és combinar aquestes dades amb les del genotip. Els investigadors necessitaran ampliar el nombre de mostres per identificar alguns dels gens implicats mitjançant estudis d’associació de tot el genoma o de puntuacions poligèniques. Aquests gens es poden estudiar amb altres mètodes (línies cel·lulars, models animals, organoides, etc.) a fi de comprendre millor els mecanismes implicats en el desenvolupament de l’anatomia vocal. «A més, aquestes troballes es podrien fer servir per comparar les dades de la nostra espècie amb, per exemple, els neandertals i els denisovans, i veure si també podem inferir-ne alguna cosa sobre el desenvolupament de la seva parla», conclou Dediu.

 

Article de referència:

Dediu, D.; Jennings, E. M.; Van’t Ent, D.; Moisik, S. R.; Di Pisa, G.; Schulze, J.; de Geus, E. J. C.; den Braber A.; Dolan, C. V.; Boomsma, D. I. «The heritability of vocal tract structures estimated from structural MRI in a large cohort of Dutch twins», Human Genetics, 2022. DOI: doi:10.1007/s00439-022-02469-2.

II JORNADA DELS INSTITUTS DE RECERCA PROPIS DE LA UB- CANVI CLIMÀTIC I RISCOS NATURALS: TRANSFORMACIÓ I RESILIÈNCIA

UB products 23/09/2022

L’escalfament global està provocant canvis molt notables en els models de precipitació, en els vents, els oceans, la fauna i la flora. Els efectes ja s’estan fent notar en els ecosistemes i les conseqüències socioeconòmiques que se’n deriven cada vegada seran més patents. En aquest escenari de canvi climàtic i desastres naturals, els instituts de recerca de la UB volen proporcionar en aquesta jornada una mirada transdisciplinària i diacrònica sobre un problema cabdal per a la societat actual.

Lloc: Aula Magna, Facultat de Geografia i Història. C/Montalegre 6-8, 08001 Barcelona, planta 4ª, Universitat de Barcelona

Pots veure el programa de la Jornada aquí. 

Pots inscriure't aquí.

UBICS Day 2022

UBICS projects 26/07/2022

On 8th September 2022, UBICS will celebrate its annual UBICS Day 2022, with talks by international researchers and networking activities.

Place: Aula Magna, Edifici Històric (Carrer d'Aribau, 2, 08011 Barcelona)

PROGRAM:

09.30h-10.00h Opening and Welcome

Dr. Albert Diaz-Guilera (UBICS director), Dr. Joan Guardia (rector UB and UBICS member) & Dra. Marta Sales (URV, presidenta de complexitat.cat) 

10.00h-11.00h Talk

Dr. Jürgen Kurths (Potsdam Institute for Climate Impact Research) 

"Climate Meets Complex Systems: Exploring Predictability of Extreme Climate Events via a

Complex Network Approach"

11.00h-11.30h Coffee Break

11.30h-12.30h Talk 

Dra. Ulrike Feudel (ICBM, University of Oldenburg)

"Transient chaos in complex networked systems"

12:30-13:30h Talk

Dr. Dan Dediu (UBICS member, Facultat de Filologia i Comunicació)

"Language and languages: complex systems (co-)evolving at the intersection of biology, environment and culture"

13.30h-15.30h Lunch

15.30h-16.30h Three minutes thesis competition

PhDs UBICS members

16.30h-17.30h  Talk

Dra. Chantal Valeriani (UCM)

"The role played by interactions in the assembly of active colloids: discovering dynamic laws from observations."

20.00h Dinner

Fábrica Moritz Barcelona (Ronda de Sant Antoni, 41, 08011 Barcelona)

The payment of the dinner (32€) is not included in this event.    

You can do the registration here. 

You can find the details of the program and the abstracts here. 

Quan van sorgir les variacions genètiques que ens fan humans?

UB papers 18/07/2022

L’estudi del genoma dels nostres parents més propers, els neandertals i els denissovans, ha obert noves vies de recerca per comprendre millor la nostra història evolutiva. Un estudi liderat per la UB i membres de l'UBICS, ha estimat quan van sorgir algunes de les variants genètiques que caracteritzen la nostra espècie a partir de l’anàlisi de mutacions que són molt freqüents en les poblacions humanes modernes, però no en aquestes altres espècies d’humans arcaics. 

Els resultats, publicats a la revista Scientific Reports, mostren dos moments en què es concentren les mutacions: un de primerenc, de fa al voltant de 40.000 anys, associat al creixement de la població d’Homo sapiens i la seva sortida de l’Àfrica, i un altre de més antic, de fa més de 100.000 anys, relacionat amb l’etapa en què més tipus d’Homo sapiens hi havia a l’Àfrica.

«La comprensió de la història profunda de la nostra espècie és cada vegada més completa. Tot i així, és difícil determinar quan van sorgir les variants genètiques que ens distingeixen d’altres espècies humanes. En aquest estudi hem col·locat variants específiques de la nostra espècie en una línia cronològica. Així, hem descobert de quina manera es concentren aquestes variants en el temps, la qual cosa ha reflectit esdeveniments com ara el punt de divergència de l’Homo sapiens respecte d’altres espècies humanes fa prop de 100.000 anys», explica Alejandro Andirkó, primer autor d’aquest article, que ha sorgit arran de la seva tesi doctoral a la UB.

En la recerca, que ha liderat Cedric Boeckx, professor ICREA de la Secció de Lingüística General i membre de l’Institut de Sistemes Complexos (UBICS) de la UB, també hi han participat l’investigador de la UB Juan Moriano, els experts de la Universitat de Milà i de l’Institut Europeu d’Oncologia Alessandro Vitriolo i Giuseppe Testa, i l’investigador de la Universitat de Viena Martin Kuhlwilm.

Per saber més clica aquí. 

Article de referència:

Andirkó, A.;, Moriano, J.; Vitriolo, A.; Kuhlwilm, M.; Testa, G.; Boeckx, C. «Temporal mapping of derived high-frequency variants supports the mosaic nature of the evolution of Homo sapiens». Scientific Reports, juny de 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-13589-0

 

Descrits per primera vegada els senyals mecànics implicats en el desenvolupament primerenc del còrtex del ratolí

IBEC papers 03/06/2022

Un estudi publicat a la revista Frontiers in Cell and Developmental Biology ha constatat els senyals mecànics i les forces de tracció involucrades en la migració de les cèl·lules de Cajal-Retzius, un grup de neurones amb un important paper en el desenvolupament de l’escorça cerebral. El treball, realitzat en ratolins, l’ha dut a terme un equip liderat pel catedràtic José Antonio del Río, de la Facultat de Biologia i l’Institut de Neurociències (UBNeuro) de la UB, l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) —amb seu al Parc Científic de Barcelona— i el Centre d’Investigació Biomèdica en Xarxa sobre Malalties Neurodegeneratives (CIBERNED). 

També hi participen equips de la Facultat de Física, la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut, l’Institut de Sistemes Complexos (UBICS) de la UB i l’IDIBAPS, entre altres.  

La migració de les cèl·lules de Cajal-Retzius 

La formació del cervell és un procés llarg i complex que comença en les primeres fases del desenvolupament embrionari. Entre les parts que es formen hi ha el còrtex (escorça cerebral), implicat en activitats tan rellevants com la motora, la sensorial i la visual, i en funcions superiors com la imaginació i el pensament. 

Tot i que alguns senyals químics que promouen el desenvolupament del còrtex han estat definits en els últims anys, encara era una incògnita esbrinar el paper que juguen els senyals mecànics i les forces de tracció cel·lular presents en aquest procés. Ara, un equip científic liderat per la Universitat de Barcelona i l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) descriu per primer cop el rol dels senyals mecànics en el desenvolupament cortical en un tipus concret de cèl·lules, les cèl·lules de Cajal-Retzius. 

Les cèl·lules de Cajal-Retzius, descobertes per Santiago Ramón y Cajal i Gustaf Retzius el 1890 i el 1892 respectivament, són les primeres neurones que s’originen a l’escorça cerebral embrionària. En els ratolins, aquestes cèl·lules es generen entre els dies vuit i tretze del desenvolupament embrionari en quatre àrees proliferatives del cervell localitzades fora de l’escorça cerebral. A partir d’aquestes regions, els diferents grups de cèl·lules de Cajal-Retizus migren tangencialment de manera molt ràpida per situar-se en una zona superficial de l’escorça denominada preplaca cortical. 

Amb aquesta migració coordinada, les neurones de Cajal-Retzius promouen la posterior formació de les capes de l’escorça cerebral tal com les podem observar a l’edat adulta. Segons les conclusions del treball, l’acció coordinada dels senyals químics i mecànics presents a la matriu extracelul·lar de la capa superficial de l’escorça (zona marginal o capa I) guia la migració i la distribució de les cèl·lules de Cajal-Retzius a l’escorça en desenvolupament. 

Neurobiotecnologia per entendre el desenvolupament cortical primerenc 

Per conèixer els diferents senyals mecànics que guien la migració de les neurones pioneres, l’equip liderat per José Antonio del Río, membre del Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia de la UB, va dur a terme diverses aproximacions experimentals. 

«Com a hipòtesi de partida, pensàvem que les possibles diferències en la rigidesa de la matriu extracelul·lar entre diferents regions podien ser un factor a tenir en compte en analitzar la migració cel·lular. Per això, vam decidir observar mitjançant microscòpia de forces atòmiques els canvis de rigidesa regionals i mimetitzar les diferències en cultius emprant bastides tridimensionals», afirma José Antonio del Río, cap del grup de Neurobiotecnologia Molecular i Cel·lular de l’IBEC. Així, l’equip va posar a punt fins a vuit tipus de cultiu diferents. «Posteriorment, vam cultivar en aquestes bastides les cèl·lules de Cajal-Retzius generades en les diferents regions per analitzar el seu comportament».  

Ara bé, com és possible detectar a les cèl·lules de Cajal-Retzius les diferències de rigidesa de la matriu extracelul·lar? «La resposta podria estar lligada a l’existència de canals iònics implicats en mecanotransducció en aquest tipus cel·lular», comenta del Río. «Per a avaluar-ho, vam desenvolupar un experiment de pèrdua de funció tot emprant un verí d’aranya que inhibeix els canals mecanosensibles catiònics, de manera que les cèl·lules de Cajal-Retzius eren capaces de ‘sentir’ canvis de rigidesa extracelul·lar. A més, vam poder comprovar que diferents grups de cèl·lules de Cajal-Retzius presenten diferències intrínseques en la capacitat d’exercir forces mecàniques sobre el substrat».  

Mitjançant aquests experiments, l’equip ha pogut concloure que les capacitats mòbils de les cèl·lules de Cajal-Retzius i la seva distribució a l’escorça cerebral també estan modulades per les propietats mecàniques específiques de les pròpies cèl·lules de Cajal-Retzius, en funció de la seva zona d’origen i la rigidesa diferencial de les rutes migratòries que segueixen els diferents grups de cèl·lules de Cajal-Retzius». 

Mecanobiologia: noves fronteres de la neurobiologia del desenvolupament 

En els humans, una disfunció o migració de les cèl·lules de Cajal-Retzius pot originar lissencefàlies, unes patologies que es manifesten per l’absència de plecs en l’escorça cerebral i que comprometen la seva viabilitat.  

«Pel seu elevat impacte, pensem que la mecanobiologia adquirirà cada cop més rellevància, i no únicament en l’estudi i comprensió del desenvolupament de teixits i òrgans (com el cervell) sinó també per entendre els processos responsables de la malformació tissular. Tota aquesta informació serà de gran utilitat en la prevenció de malalties en diversos òrgans i teixits, com les lissencefàlies», clou el catedràtic José Antonio del Río.  

Article de referència: 

López-Mengual, Ana; Segura-Feliu, Miriam; Sunyer, Raimon; Sanz-Fraile, Héctor; Otero, Jorge; Mesquida-Veny, Francina; et al. «Involvement of Mechanical Cues in the Migration of Cajal-Retzius Cells in the Marginal Zone During Neocortical Development». Frontiers in Cell and Developmental Biology, maig de 2022. Doi: 10.3389/fcell.2022.886110 

 

Més informació: 

https://ibecbarcelona.eu/ca/mechanical-signals-involved-in-the-early-development-of-the-mouse-cerebral-cortex/ (català)

https://ibecbarcelona.eu/es/mechanical-signals-involved-in-the-early-development-of-the-mouse-cerebral-cortex/ (castellà)

https://ibecbarcelona.eu/mechanical-signals-involved-in-the-early-development-of-the-mouse-cerebral-cortex/ (anglès)

Què ens podria dir l’oxitocina sobre l’evolució de la conducta prosocial?

UB papers 02/06/2022

Els humans moderns es caracteritzen per la prosocialitat, un terme ampli que inclou l’empatia intraespecífica, la tolerància social, la cooperació i l’altruisme. Aquestes facetes de la cognició social s’han associat a variacions en els gens de l’oxitocina i la vasotocina (OT i VT) i els seus receptors (OTR-VTR). Per esbrinar les bases genètiques d’aquest comportament, científics de la Universitat de Barcelona (UB) i de la Universitat Rockefeller han desenvolupat un nou estudi en què han comparat les seqüències genòmiques disponibles d’aquests gens entre els humans moderns, les espècies de primats no humans (com el ximpanzé, el bonobo i el macaco) i, per primera vegada, els humans arcaics; per aconseguir-ho, s’han fet servir tots els genomes disponibles de neandertals i denisovans.

A l’estudi, publicat a la revista Comprehensive Psychoneuroendocrinology, els investigadors van identificar diverses posicions del genoma en què els humans moderns es diferenciaven tant dels humans arcaics com dels primats no humans, i d’altres en què tant els humans moderns com els arcaics es diferenciaven dels primats no humans.

«Hem optat per un enfocament interdisciplinari, en què combinem anàlisis de genomes moderns i arcaics, genètica de poblacions, transcriptòmica i estudis conductuals i neurocientífics, entre altres mètodes, per entendre l’evolució de la prosocialitat dels homínids a través de la perspectiva dels receptors d’oxitocina i vasotocina. Aquests resultats poden revelar la base genètica subjacent a les possibles diferències de sociabilitat identificades entre els humans moderns i els arcaics, així com en les similituds entre el comportament social dels humans moderns i els bonobos», explica la primera autora de l’article, Constantina Theofanopoulou. Aquesta investigació forma part de la seva tesi doctoral, codirigida per Cedric Boeckx, investigador ICREA de l’Institut de Sistemes Complexos de la UB (UBICS), i Erich D. Jarvis, professor de la Universitat Rockefeller.

Variants úniques dels humans moderns en més del 70 % de la població

Tenint en compte tant les proves sobre la prosocialitat dels humans moderns com la implicació dels gens de l’oxitocina i la vasotocina en els comportaments socials, els investigadors van plantejar la hipòtesi que l’evolució d’aquests gens podria dilucidar la base genètica de l’evolució de la prosocialitat dels homínids. Amb aquest objectiu, el treball va intentar estudiar les diferències entre humans moderns, humans arcaics i primats no humans respecte a les regions heterozigotes polimòrfiques del genoma humà. Es tracta de llocs on hi ha almenys dues seqüències alternatives en una població. «Els estudis anteriors que han comparat el genoma humà modern íntegrament amb els genomes dels neandertals o els ximpanzés s’han centrat en els canvis que són fixos o gairebé fixos en els humans moderns. Això els ha portat a identificar posicions on, per exemple, tots els neandertals tenien adenina (un dels quatre nucleòtids que, juntament amb la guanina, la citosina i la timina, formen l’ADN) i gairebé tots els humans moderns (diguem, el 98 %) tenen guanina. En aquest estudi, busquem diferències en posicions on, per definició, no tots els humans moderns comparteixen el mateix nucleòtid, és a dir, en posicions polimòrfiques, on, per exemple, el 70 % de la població humana moderna té adenina, i el 30 %, citosina», explica Constantina Theofanopoulou.

Els investigadors van identificar cinc posicions en els receptors d’oxitocina i vasotocina que eren úniques dels humans moderns en una de les dues (o més) variants, en comparació amb els humans arcaics i els primats no humans. Al mateix temps, aquests llocs es van trobar en més del 70 % de la població humana moderna actual. A continuació, els investigadors van fer anàlisis funcionals i de freqüència als cinc llocs per avaluar si les variants eren rellevants. El resultat va ser que algunes de les variants són molt funcionals, motiu pel qual tenen un efecte en la funció molecular de les proteïnes activades per aquests gens.

Els investigadors també van observar que aquestes posicions es troben a regions del genoma actives en el cervell, en particular en el gir cingulat, una regió cerebral implicada en les vies rellevants per a la cognició social. A més, altres investigacions també han associat aquestes regions amb una plètora de comportaments o dèficits socials, com ara l’autisme, el trastorn per dèficit d’atenció i hiperactivitat. (TDAH), l’agressivitat, etc.

Aquestes troballes podrien ser rellevants per explicar algunes de les diferències socials entre els humans moderns i el que suposem sobre els comportaments socials dels neandertals i els denisovans. «Per exemple, podrien ser rellevants per explicar els grups socials més petits que s’atribueixen als neandertals i als denisovans, o la menor androgenització dels humans moderns. També podrien ser significatives per explicar una organització social diferent. És a dir, els neandertals s’han relacionat amb una estructura social poligínica i amb un nivell més alt de competència entre homes en comparació amb la majoria de les poblacions humanes modernes contemporànies», explica Constantina Theofanopoulou.

Variants presents només en els humans moderns i arcaics

L’estudi també va trobar dues posicions en el receptor de l’oxitocina sota selecció positiva en els humans moderns i arcaics. És a dir, en què hi havia una variant que no estava present en cap altre primat no humà. Això significa que aquestes posicions es troben en percentatges molt alts a la població humana moderna (en aquest cas, més del 85 %). Aquests llocs també s’han associat amb una gran varietat de comportaments o dèficits socials, i les anàlisis de regulació indicaven que podrien ser molt funcionals. «Aquestes posicions, úniques tant en humans moderns com en arcaics enfront dels primats no humans, poden servir per esbrinar els fonaments genètics de la tolerància social progressiva necessària per a la transmissió cultural intensiva de les innovacions tecnològiques (per exemple, l’ús del foc) en l’evolució de la humanitat. També per distingir les bases genètiques de la reducció de l’agressivitat que mostren diversos marcadors en l’evolució primerenca dels homínids, com ara la reducció de la mida del caní masculí i l’èxit demogràfic accelerat», afegeix Constantina Theofanopoulou.

Posicions convergents amb els bonobos

A l’últim, els investigadors van trobar tres posicions en què els humans moderns i els bonobos —una mena de primat que mostra convergència de comportaments prosocials amb els humans— tenen el mateix nucleòtid. «Les posicions convergents en els humans moderns i els bonobos podrien ser reveladores per entendre les suposades similituds en prosocialitat, tolerància social i cooperació entre els bonobos i nosaltres, i les diferències de tots dos en comparació amb els ximpanzés. Per exemple, els bonobos superen els ximpanzés en activitats relacionades amb la causalitat social o la teoria de la ment i estan més atents a la cara i als ulls, cosa que suggereix més sensibilitat empàtica», comenta la investigadora.

Totes les posicions identificades en aquest estudi també s’han associat de manera independent a trastorns que inclouen dèficits socials, com ara els trastorns de l’espectre autista (TEA). «Entendre els trastorns del desenvolupament a través d’una perspectiva evolutiva ens pot ajudar a aconseguir el que anomenem una comprensió evo-devo (biologia evolutiva i del desenvolupament) d’aquests trastorns. Desxifrar la nostra trajectòria evolutiva pot donar informació sobre nous punts genètics per a la investigació clínica que, alhora, podrien conduir a un diagnòstic més primerenc del trastorn», destaca Constantina Theofanopoulou.

Futures investigacions amb més mostres

El pas següent d’aquesta investigació seria comprovar aquests resultats amb més quantitat de mostres. Aquest objectiu, com diu Theofanopoulou, és més fàcil en primats no humans, com ximpanzés i bonobos, però és més difícil en el cas dels neandertals o els denisovans, ja que trobar més genomes arcaics depèn de l’arqueologia, entre altres factors. «Un altre pas és ampliar l’abast de la investigació i incloure més gens de la via de l’oxitocina, o altres gens destacats en l’evolució humana, com la dopamina», conclou la investigadora.

Article de referència:

Theofanopoulou, C.; Andirkó, A.; Boeckx, C.; Jarvis, E. D.; «Oxytocin and vasotocin receptor variation and the evolution of human prosociality», Comprehensive Psychoneuroendocrinology, maig de 2022. DOI: 10.1016/j.cpnec.2022.100139

Annual Report 2021 available

UBICS products 16/05/2022

Annual Report 2021 available:

- PDF format

- ISSUU viewer