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Revista médica de Chile

versión impresa ISSN 0034-9887

Rev. méd. Chile v.130 n.2 Santiago feb. 2002

http://dx.doi.org/10.4067/S0034-98872002000200001 

Composición genética de la
población chilena. Distribución de
polimorfismos de DNA mitocondrial
en grupos originarios y en la
población mixta de Santiago

Genetic composition of the Chilean
population. Analysis of
mitochondrial DNA polymorphisms

Paola Rocco P, Carmen Morales G, Mauricio Moraga V,
Juan Francisco Miquel P, Flavio Nervi O, Elena Llop R,
Pilar Carvallo S, Francisco Rothhammer E.

Correspondencia a: Francisco Rothhammer E. Programa de Genética Humana - ICBM. Facultad de Medicina - Universidad de Chile - Casilla 70061, Santiago 7 - Chile. Fax 7373158- e-mail: frothham@machi.med.uchile.cl

Background: The analysis of mitochondrial DNA restriction site polymorphisms assigns most Latin American aborigines to four haplogroups. These are characterized by determined polymorphic restriction sites and a deletion of 9 base pairs in the intergenic region V. Aim: To study the distribution of mitochondrial DNA haplogroups in Chilean aboriginal groups, as well as in the mixed population of Santiago. Material and methods: One hundred twenty Aymara subjects and 23 Atacameño subjects from the Northern part of Chile and 162 randomly chosen subjects residing in Santiago were studied. DNA was extracted from peripheral lymphocytes. Mitochondrial DNA was amplified by means of polymerase chain reaction. Results: The frequency of haplogroup B decreases from north to south. Aymaras in the north have the highest frequency (64%) and it is absent among the Yamanas (previously studied) in the extreme South. Haplogroups C and D show an inverse tendency. It is noteworthy that 84% of mitochondrial haplogroups of the mixed population of Santiago are of Amerindian origin whereas the Y-chromosomes are mainly European. Conclusions: The peculiar distribution of haplotypes indicate that the population of Santiago is the result of an asymmetric mating system in which the females ancestors were mainly Amerindian and the male ancestors mainly European (Rev Méd Chile 2002; 130: 125-31).
(Key-words: Ethic groups; Gene frequency; Genetic markers; Genome, human Haplotypes)

Recibido el 29 de marzo, 2001. Aceptado en versión corregida el 29 de octubre, 2001.
Departamento de Biología Celular y Molecular, Facultad de Ciencias Biológicas. Programa de Genética Humana - ICBM, Facultad de Medicina - Universidad de Chile. Departamento de Gastroenterología, Facultad de Medicina - Pontificia Universidad Católica de Chile.

Durante varios años nuestros grupos de trabajo han realizado investigaciones relacionadas con la composición genética de la población chilena1-4, motivados por la importancia que la distribución geográfica de los genes tiene para comprender algunos patrones de morbilidad y además con el objeto de contribuir al conocimiento del origen y la microevolución de las poblaciones de nuestro país. Basado el lo anterior, pretendemos describir la variación observada en las frecuencias de haplogrupos para DNA mitocondrial (mtDNA) en poblaciones aborígenes, así como en la población mixta de Santiago.

El DNA mitocondrial humano tiene características únicas que lo hacen muy apropiado para estudios microevolutivos. Posee una alta frecuencia de mutaciones (5 a 10 veces mayor que el DNA nuclear), no sufre recombinación génica y tiene una transmisión unidireccional por vía materna a lo largo de las generaciones5-7. Su secuencia, que se conoce totalmente desde el año 1981, comprende 16.569 pares de bases8. Posee los genes para los RNA ribosomales 12s y 16s y para 22 RNAs de transferencia, además de otras 13 secuencias que codifican para proteínas implicadas en la maquinaria energética de la célula. El DNA mitocondrial tiene muy pocas regiones no codificantes, siendo la más importante la denominada región D-loop, que constituye el trozo más largo de secuencia no codificante con un largo de 1100 pares de bases. Además, la zona del D-loop posee un alto grado de polimorfismo, y es ahí donde se han centrado la mayoría de los estudios evolutivos recientes9,10.

Estos se han basado en dos estrategias metodológicas diferentes. La primera de ellas consiste en el análisis de polimorfismos en la secuencia del mtDNA mediante el uso de enzimas de restricción. Los resultados obtenidos a partir de la aplicación de esta metodología permitieron caracterizar sitios de restricción polimórficos propios de determinadas razas o grupos étnicos9,11,12. La segunda corresponde al análisis de polimorfismos de secuencia en el mtDNA, mediante la secuenciación de las regiones hipervariables I y II del D-loop13-16.

Es interesante destacar que, como consecuencia de un trabajo realizado por Wilson y cols9, surgió la hipótesis que las poblaciones humanas modernas compartían un ancestro común. Estos autores estudiaron 147 individuos pertenecientes a cinco regiones geográficas diferentes y en cada caso se analizaron los polimorfismos para 12 enzimas de restricción. Posteriormente el mismo grupo analizó las regiones hipervariables I y II del D-loop. Estas fueron secuenciadas en 189 personas de diversos lugares, llegando a postularse que el origen de las poblaciones humanas estaba situado en Africa12. Si bien este estudio ha sido cuestionado, es interesante desde el punto de vista metodológico, al igual que otros realizados mediante la amplificación y secuenciación de las regiones hipervariables I y II del D-loop10,16-18.

Aunque la secuenciación del DNA entrega información más detallada de los polimorfismos presentes, la búsqueda de sitios polimórficos a través del uso de enzimas de restricción, ha sido ampliamente utilizado. Como ejemplo podemos mencionar los estudios de Tirochinski y col19, Merriwether y col12, Schurr y col20 y Merriwether y col21.

Tanto el análisis de polimorfismos en la secuencia mediante el uso de enzimas de restricción como la secuenciación de las regiones hipervariables I y II del D-loop agrupa a la mayoría de los aborígenes americanos en cuatro grupos o haplogrupos, caracterizados por determinados sitios de restricción polimórficos y una deleción de 9 pb. en la región intergénica V. Estos cuatro haplogrupos fundadores, caracterizados a partir de estudios de polimorfismos de restricción, se designan como A, B, C y D, y se definen en función de tres sitios de restricción polimórficos y de una deleción en la región intergénica V. El haplotipo A se define por la ganancia de un sitio para la enzima Hae III en la posición 663; el haplotipo B por la deleción de un fragmento de 9 pb en la región intergénica COII/tRNALYs; el haplotipo C por la pérdida de un sitio para la enzima Hinc II en la posición 13259 y el haplotipo D por la pérdida de un sitio para la enzima Alu I en la posición 517622.

Diversos trabajos realizados principalmente con poblaciones de América del Norte y Central han mostrado que la distribución de frecuencias para los cuatro haplogrupos mitocondriales no es homogénea a lo largo del continente, observándose una elevada frecuencia del haplogrupo A en América del Norte. Por otra parte el haplogrupo B presenta una elevada frecuencia en algunas regiones de Centro América así como en el altiplano12,23-26. Hemos podido determinar que la frecuencia de los haplogrupos C y D aumenta progresivamente en sentido norte sur, llegando a desaparecer los haplogrupos A y B en la población yamana4.

El presente trabajo tiene por objeto comparar frecuencias de haplogrupos de mtDNA de las poblaciones originarias del norte y sur de Chile con el objeto de analizar el proceso de poblamiento de nuestro territorio. Hemos incluido además una evaluación del aporte de mtDNA indígena a la población mixta de la ciudad de Santiago con la finalidad de reconstruir la distribución de haplogrupos de mtDNA de la población indígena que dio origen a esta.

MATERIAL Y MÉTODO

Sujetos. Se incluyeron en este estudio 120 individuos de origen aymará del interior de Arica y 23 de origen atacameño de San Pedro de Atacama y localidades vecinas. Como en todos los estudios que involucran poblaciones originarias estas fueron definidas en base a criterios lingüísticos, geográficos y culturales. Las muestras fueron obtenidas hace más de una década dentro del marco de proyectos antropológicos que perseguían objetivos similares.

El análisis de la población de Santiago se efectuó estudiando 162 individuos tomados al azar de cuatro centros hospitalarios y postas de Santiago, de las comunas de La Florida, Providencia, Independencia y Santiago.

Todos los individuos incluidos en el estudio fueron informados sobre nuestros objetivos y consintieron en donar muestras de sangre para ser utilizadas en forma anónima en la realización de investigación científica sin fines de lucro.

Técnicas. El DNA total fue extraído a partir de linfocitos de sangre periférica congelada27. La amplificación de las cuatro regiones polimórficas del mtDNA que definen los cuatro haplotipos característicos de poblaciones Amerindias se realizó mediante la técnica de PCR. Con este fin se utilizaron las parejas de partidores descritos por Moraga y col4. La reacción de amplificación fue realizada en un volumen final de 50µl, conteniendo 300 ng de DNA genómico, una unidad de Taq DNA polimerasa (Promega), 25 pmoles de cada partidor, 200nM de cada desoxinucleótido y el tampón suministrado por la empresa. Las muestras fueron procesadas bajo las siguientes condiciones de PCR: un ciclo de denaturación inicial a 95°C por 5 min. seguido por 30 ciclos de 95°C por 1 min. 55°C por 1 min y 72°C por 1 min. Finalmente un ciclo de extensión final a 72°C por 5 min. Los haplogrupos A, C y D fueron analizados por digestión con las enzimas de restricción respectivas, usando Hae III para el haplotipo A, Hinc II para el haplotipo C y Alu I para el haplotipo D. El resultado de la digestión con enzimas de restricción así como el producto de PCR que incluye la región intergénica V, que define el haplotipo B, fueron analizadas por electroforesis en gel de NuSieve-Agarosa al 3% (FMC BioProducts).

Las distancias de Nei28 utilizadas para generar el dendrograma UPGMA fueron calculadas utilizando el programa BIOSYS29.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la Tabla 1 consignamos la distribución de haplogrupos de DNA mitocondrial obtenidos a partir del análisis de polimorfismos mediante el uso de enzimas de restricción, en varias poblaciones chilenas. Resulta evidente que la frecuencia del haplogrupo B disminuye de norte a sur, alcanzando en los grupos aymará y atacameño su máxima frecuencia (64%) y encontrándose ausente en los yamanas. A su vez los haplogrupos C y D aumentan de frecuencia de norte a sur alcanzando sus frecuencias máximas en los yamanas (48% y 52% respectivamente).


Es interesante destacar el hecho que la población de Santiago resultó tener 84% de haplogrupos mitocondriales indígenas, lo que resulta significativamente superior a la componente indígena calculada a partir de marcadores nucleares que es de aproximadamente 40% dependiendo del estrato socioeconómico30, así como de la obtenida a partir de marcadores moleculares del cromosoma Y que alcanza el 22% (manuscrito en preparación). En otras palabras, 84% de las mujeres que dieron origen a la población actual de Santiago habrían sido indígenas, mientras que el aporte paterno fue principalmente europeo.

Con el objeto de determinar la cercanía genética de la distribución de haplogrupos indígenas de Santiago con respecto a los grupos originarios del norte y del sur, agrupamos a las etnias aymará y atacameña, que pasaron a constituir el grupo indígena del norte y los mapuches, pehuenches y huilliches que pasaron a constituir el grupo indígena del sur. Este procedimiento aparece justificado por la proximidad genética, cultural y geográfica que comparten las poblaciones agrupadas.

Si se analiza la distribución de haplogrupos en la población de Santiago, se observa que las frecuencias son claramente intermedias entre los grupos indígenas del norte y del sur, con cierta tendencia a ser más semejante a los grupos del sur, como lo muestran los resultados del análisis de distancia de Nei28 (Tabla 2).


El dendrograma UPGMA respectivo (Figura 1) ilustra este hecho y sugiere la hipótesis de que la distribución de haplogrupos en la población de Santiago podría representar la distribución de estos en indígenas picunches ya extinguidos, que habitaban en las regiones cercanas a Santiago.


Figura 1. Dendrograma que ilustra gráficamente la relación genética para mtDNA entre varias poblaciones chilenas.

En varias publicaciones adelantamos la hipótesis de que, exceptuando las bandas de cazadores recolectores paleoindios que posteriormente siguieron otras rutas, el territorio chileno fue poblado por grupos indígenas que se desplazaron de norte a sur miscegénandose con los paleoindios. Poblaciones que vivían en territorio argentino posiblemente utilizaron los pasos cordilleranos, especialmente en la II y X regiones para ingresar a territorio chileno31-33. La distribución de haplogrupos mitocondriales en distintas poblaciones indica la presencia de gradientes que pueden asociarse a estos movimientos poblacionales prehistóricos. Información genética previa avala esta hipótesis32.


Respecto de la población de Santiago podemos apreciar que aun cuando las altas frecuencias de los haplogrupos C y D (38% y 25% respectivamente) la vinculan en términos de distancia a las poblaciones aborígenes del sur de Chile, la frecuencia observada para el haplogrupo A (8%) es idéntica a la presente en aymarás y atacameños y significativamente distinta de la que exhiben las poblaciones aborígenes del sur del país (2,3%). Aún más, podemos aventurar que la fuerte inmigración de mapuches desde el sur del país a la capital en las últimas décadas podría estar sobrestimando la componente araucana de la población de Santiago, en desmedro del aporte de los grupos aborígenes del norte semiárido.

En líneas generales, el estudio de las frecuencias de haplogrupos de DNA mitocondrial realiza un aporte a las ciencias bioantropológicas, ya que permite identificar los movimientos poblacionales prehistóricos que dieron origen a la población chilena actual como también los patrones de miscegenación. Por otra parte los estudios de mtDNA posibilitan la comparación directa entre poblaciones actuales y restos esqueletales pertenecientes a poblaciones precolombinas. Trabajos en marcha en nuestro laboratorio hacen uso de este enfoque33,34.

Demás está señalar los aportes que los estudios de DNA mitocondrial han hecho a la identificación genética de restos humanos inhumados. De hecho la llamada "prueba de ADN" ha sido ampliamente publicitada. Resulta, sin duda, importante conocer con fines de identificación, la frecuencia con que determinados haplogrupos (que correlacionan muy bien con las secuencias de las regiones hipervariables) se encuentran en diferentes poblaciones chilenas.

Agradecimientos:

Los autores agradecen el financiamiento recibido a través de los proyectos FONDECYT 1010131, DID ETN/03 y ICU/PUC Gobierno Italiano.

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