O joelho humano éum triunfo do design. A articulação, que evoluiu rapidamente de nosso ancestral comum com o chimpanzépara acomodar o bipedalismo, provavelmente contribuiu para o nosso sucesso como espanãcie. No entanto, a  medida que a vida humana se prolongava, surgia uma falha no design: dor, na forma de osteoartrite.

Em um novo artigo publicado na Cell, “ Seleção Evoluciona¡ria e Restrição ao Regulamento de Condra³citos do Joelho Humano Impacta o Risco de Osteoartrite ”, pesquisadores que exploram os recursos genanãticos que ajudam a tornar possí­vel essa articulação sofisticada, descobriram que as chaves reguladoras envolvidas em seu desenvolvimento também desempenham um papel nesse papel. doença parcialmente heredita¡ria, que atinge pelo menos 250 milhões de pessoas em todo o mundo.

Terence D. Capellini , Richard B. Wolf Professor Associado do Departamento de Biologia Evolutiva Humana e o autor correspondente do artigo, explicou em termos de um fardo que nossos joelhos suportam literalmente.

"Do ponto de vista evolutivo, o joelho primata passou de algo que acomodava as forças de andar com quatro pernas atécolocar todo o peso em duas pernas", disse ele. “Passar de um quadraºpede para um ba­pede muda a distribuição de força. Todo o nosso peso estãosendo transmitido atravanãs dos quadris e joelhos atéos tornozelos. As células da articulação e o formato da articulação tiveram que mudar para acomodar essas novas forças. ”

Com uma tarefa tão especa­fica - e limitada por suas origens no joelho primata mais velho - o joelho ba­pede otimizado desenvolveu o que éconhecido como morfologia restrita, ou seja, não permitiu muita variação. "Como vocêpode imaginar, quando estãoprojetando uma pea§a para um avia£o, não quer se desviar muito", disse Capellini.

Para entender como esse mecanismo complexo se desenvolveu, os pesquisadores procuraram evidaªncias de seleção natural acelerada: a sanãrie de mutações nos ajudou a andar de panã.

"Quera­amos saber se podera­amos ver sinais de evolução antiga - seleção antiga - nas regiaµes do genoma que esculpem especificamente o joelho", disse Capellini. Para esse fim, eles procuraram traa§os de comutadores reguladores específicos, pedaço s de DNA "responsa¡veis ​​por ativar e desativar o material genanãtico que transforma o joelho em um joelho humano".

"Mais tarde, a  medida que as populações humanas se expandem e se deslocam, vocêcomea§a a obter essas variantes genanãticas que modificam levemente a forma como o joelho émoldado ou como o joelho émantido", explicou Daniel Richard, Ph.D. candidato em biologia evolutiva humana e principal autor do artigo. "Esses pequenos desvios, agindo neste joelho contraa­do, levam ao risco de desenvolver osteoartrite."

Essas caracteri­sticas não afetaram o sucesso do joelho ba­pede porque a seleção natural promove caracteri­sticas que permitem aos indivíduos atingir a maturidade sexual e procriar com sucesso. Em essaªncia, como esse novo joelho deu aos jovens uma vantagem na transmissão de seu material genanãtico, ele continuou apesar dessas variantes. Nossa eventual velhice teve pouco papel em sua seleção.

"Acreditamos que essas pequenas modificações não afetam tanto o ini­cio da vida", disse Richard. “Mas quando vocêcontinua caminhando atéos 50 ou 60 anos, durante esse período mais longo, vocêpassa por uma mudança super pequena nos compostos do joelho ao longo de décadas. Eventualmente, contribui para a doença da osteoartrite em idosos. ”

Como prova de princa­pio, Capellini e colegas realizaram dois experimentos adicionais. Ao estudar a troca de joelhos em pacientes com osteoartrite em comparação com a população em geral, eles descobriram que os pacientes com osteoartrite tem, em média, mais variantes genanãticas em troca do que aqueles que não tem a doena§a. Eles também se concentraram em um gene chamado GDF5 (fator de diferenciação de crescimento cinco) que contribui para o risco de osteoartrite em europeus e asia¡ticos. Usando a edição CRISPR em camundongos e células humanas, eles identificaram uma variante genanãtica, presente em bilhaµes de pessoas, que afeta a função de uma chave de joelho, mudando a forma do joelho e aumentando o risco de osteoartrite.

A rigidez e a dor que os humanos sentem hoje podem simplesmente ter pegado carona em uma vantagem evolutiva. Em outras palavras, a osteoartrite veio junto com o joelho. E a dor pode valer a pena no estudo da evolução humana, disseram os pesquisadores. "A ideia de vincular novos recursos a doenças quase novas éuma boa estrutura mental para se pensar ao estudar essas doenças do envelhecimento", disse Richard. "Vocaª realmente não pode ter seu bolo e comaª-lo também."