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Pistas de ADN para nuestro Neandertal anterior

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Al compartir los resultados de un estudio masivo, de escala mundial, el genetista Svante Pääbo muestra la prueba de ADN de que los primeros humanos se aparearon con neandertales al salir de África. (Sí, muchos de nosotros tenemos ADN neandertal). También muestra cómo el pequeño hueso de un dedo de bebé fue suficiente para identificar una especie humanoide totalmente nueva.



Svante Pääbo explores human genetic evolution by analyzing DNA extracted from ancient sources, including mummies, an Ice Age hunter and the bone fragments of Neanderthals. Full bio »


Pistas de ADN para nuestro Neandertal anterior


Svante Pääbo explora la evolución de la genética humana por medio de análisis de muestras de ADN provenientes de momias, restos humanos de la edad de hielo y fragmentos de hueso de Neandertal.



Hoy quiero contarles qué podemos aprender del estudio del genoma de personas vivas y de humanos extintos. Pero antes de eso quiero recordarles brevemente algo que ya saben: que nuestros genomas, nuestro material genético, está almacenado en células del cuerpo, en los cromosomas, en forma de ADN que es la famosa molécula de doble hélice. La información genética está contenida en forma de secuencia de 4 bases abreviadas con las letras A, T, C y G. La información está dos veces: una en cada cadena; algo importante ya que cuando se forman nuevas células estas cadenas se separan y se sintetizan nuevas cadenas a partir de las viejas en un proceso casi perfecto.



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Pero, claro, en la Naturaleza nada es totalmente perfecto así que a veces se comete un error y se incorpora una letra errónea. Y podemos ver el resultado de tales mutaciones al comparar secuencias de ADN entre los presentes en la sala, por ejemplo. Si comparamos mi genoma con el de Uds veremos unas 1.200 ó 1.300 letras de diferencia entre nosotros. Y estas mutaciones se acumulan más o menos, sí, en función del tiempo. Así, si agregamos un chimpancé veremos más diferencias. Más o menos una de cada 100 letras va a diferir de las del chimpancé.



Y si a uno le interesa la historia de un fragmento de ADN, o de todo el genoma, se puede reconstruir la historia del ADN con esas diferencias observadas. Por lo general representamos las ideas de esta historia con árboles como éste. En este caso es muy simple. Las dos secuencias de ADN humano se remontan a un ancestro común hace poco tiempo. Más atrás hay uno compartido con los chimpancés. Y debido a que estas mutaciones ocurren más o menos en función del tiempo uno puede transformar estas diferencias para estimar el tiempo en que estos dos humanos, en general, compartían un ancestro común hace medio millón de años y, con los chimpancés, está en el orden de los 5 millones de años.



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Lo sucedido en los últimos años es que aparecieron tecnologías que permiten ver muchos, muchos fragmentos de ADN muy rápidamente. Por eso ahora podemos, en cuestión de horas, determinar todo un genoma humano. Todos tenemos, claro, dos genomas humanos: uno de nuestras madres y uno de nuestros padres. 



Tienen una longitud de unas 3.000 millones de letras. Y descubriremos que mis dos genomas, o un genoma mío que queremos usar, tendrá unas tres millones de diferencias, en ese orden. Y luego también uno puede empezar a describir la distribución de estas diferencias genéticas en el mundo. Y al hacerlo uno halla una cierta variación genética en África. Y si miramos fuera de África encontramos menos variación genética. Esto es sorprendente, por supuesto, porque hay de 6 a 8 veces menos gente que vive dentro que fuera de África. Sin embargo, las personas de África tienen más variación genética.



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Además, casi todas estas variantes genéticas que vemos fuera de África tienen secuencias de ADN más estrechamente relacionadas que las de África entre sí. Pero si vemos en África hay una componente de variación genética que no tiene parientes cercanos fuera. El modelo que explica esto dice que una parte de la variación africana, pero no toda, salió a colonizar el resto del mundo. Y junto a estos métodos para datar las diferencias genéticas esto ha llevado a la idea de que los humanos modernos, humanos que en esencia son indistinguibles de Uds y de mí, evolucionaron en África hace muy poco; hace entre 100 y 200 mil años. Y luego, hace entre 100.000 y 50.000 años, salimos de África para colonizar el resto del mundo.



Por eso a menudo me gusta decir que, desde un punto de vista genómico, todos somos africanos. Hoy o bien vivimos dentro de África o en un exilio muy reciente. 



Otra consecuencia de este origen reciente de los humanos modernos es que las variantes genéticas por lo general se distribuyen ampliamente en el mundo en muchos lugares y tienden a variar como gradientes por lo menos vistas a vuelo de pájaro. Y dado que hay muchas variantes genéticas y tienen diferentes gradientes, esto significa que si determinamos una secuencia de ADN, un genoma individual, podemos estimar con bastante precisión de dónde viene una persona dado que sus padres o abuelos no se han movido demasiado.



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Pero, ¿significa esto, como mucha gente suele pensar, que hay grandes diferencias genéticas entre grupos de personas entre continentes, por ejemplo? Bueno, podemos empezar a hacernos estas preguntas. Hay, por ejemplo, un proyecto en curso para hacer la secuencia de 1.000 individuos, sus genomas, de diferentes partes del mundo. Se han secuenciado 185 africanos de dos poblaciones de África. Se han secuenciado también cantidades similares en Europa y China. Y podemos empezar a contar las variaciones que encontramos, cuántas letras varían, en al menos una de estas secuencias individuales. Y es mucho: 38 millones de posiciones variables.



Pero podemos preguntarnos: ¿hay diferencias absolutas entre africanos y no africanos? Quizá la mayoría de nosotros piensa que hay una gran diferencia. Y por diferencia absoluta quiero decir una diferencia que la gente de África tenga en una posición en la que todos los individuos, el 100%, tenga una letra y todos fuera de África tengan otra letra. Y la respuesta a eso entre esos millones de diferencias es que no hay una sola de tales posiciones. Esto puede ser sorprendente. Tal vez un individuo esté mal clasificado. Por eso podemos relajar el criterio un poco y decir: ¿cuántas posiciones encontramos en las que el 95% de la gente de África tenga una variante y el 95% tenga otra variante, y ese número es 12.



Pistas de ADN para nuestro Neandertal anterior



Esto es muy sorprendente. Eso significa que al mirar a la gente y ver una persona de África y una de Europa o Asia no podemos, por una sola posición en el genoma con una precisión del 100%, predecir su carga genética. Y sólo para 12 posiciones podemos esperar estar un 95% seguros. Esto puede sorprender porque podemos, por supuesto, mirar a esta gente y decir muy fácilmente de dónde vienen ellos o sus ancestros. Ahora bien, esto significa que esos rasgos que luego miramos y vemos tan fácilmente… rasgos faciales, color de piel, estructura del cabello… no están determinados por genes simples de gran efecto sino por muchas variantes genéticas diferentes que parecen variar en frecuencia entre diferentes partes del mundo.



Hay otra cosa respecto de estos rasgos que observamos muy fácilmente unos a otros que creo es digno de mención y es que, en sentido muy literal, están realmente a nivel superficial. Son, como acabamos de decir, rasgos faciales, estructura del cabello, color de piel. También hay una serie de características como esas que varían entre continentes que tienen que ver con metabolizar los alimentos que ingerimos o con la forma de tratar los microbios del sistema inmunológico que tratan de invadir nuestros cuerpos. Pero esas son todas las partes del cuerpo en las que interactuamos en forma directa con el entorno en confrontación directa, si se quiere. Es fácil imaginar cómo en particular esas partes del cuerpo se vieron rápidamente influidas por la selección del entorno y desplazaron las frecuencias de genes involucradas en ellas. Pero si miramos en otras partes del cuerpo en las que no interactuamos directamente con el entorno -riñones, hígados, corazones- no hay manera de decir con sólo mirar estos órganos de qué lugar del mundo vienen.



Hay otra cosa interesante que viene de esta toma de conciencia de que los humanos tienen un origen común reciente en África y que cuando surgieron esos humanos hace unos 100.000 años no estaban solos en el planeta. Rondaban otras formas de seres humanos; quizá los más famosos eran los neandertales, estas formas humanas robustas de la izquierda comparadas con los esqueletos modernos de la derecha que existieron en el oeste de Asia y en Europa desde hace cientos de miles de años. Así que una pregunta interesante es: ¿qué sucedió cuando nos conocimos? ¿Qué les sucedió a los neandertales?



Y para empezar a responder estas preguntas mi grupo de investigación -desde hace más de 25 años- trabaja en métodos de extracción de ADN en restos de neandertales y animales extintos que tienen decenas de miles de años. Así que esto implica un montón de cuestiones técnicas sobre la forma de extraer el ADN, de cómo convertirlo en algo que pueda secuenciarse. Hay que trabajar con mucho cuidado para evitar la contaminación de los experimentos con el ADN de uno mismo. Y esto luego, junto con estos métodos que permiten secuenciar muchas moléculas de ADN muy rápidamente, nos permitió el año pasado presentar la primera versión del genoma del neandertal de modo que todos puedan ver en Internet el genoma del neandertal o al menos el 55% del mismo que hemos podido reconstruir hasta ahora. Y se lo puede empezar a comparar con los genomas de la gente de hoy.



Y una pregunta que pueden querer hacer es ¿qué sucedió cuando nos conocimos? ¿Nos mezclamos o no? Y la manera de hacer esa pregunta es mirar el neandertal que viene del sur de Europa y compararlo con los genomas de la gente de hoy en día. Así, luego buscamos hacer esto con pares de individuos empezando con dos africanos, observando dos genomas africanos, encontrando lugares donde difieren uno del otro, y en cada caso nos preguntarnos: ¿qué aspecto tiene el neandertal? ¿Concuerda con un africano o con el otro africano? Esperaríamos no hallar diferencias porque los neandertales nunca estuvieron en África. Deberían ser iguales, no hay razón para que estén más cerca de un africano que de otro. Y realmente es así. Estadísticamente hablando, no hay diferencia en la frecuencia en que los neandertales coinciden con un africano u otro. Pero esto es diferente si ahora miramos un individuo europeo y un africano. Entonces, con mucha más frecuencia el neandertal concuerda con el europeo antes que con el africano. Lo mismo es válido si comparamos un individuo chino con un africano; el neandertal concordará más a menudo con el individuo chino. Esto también puede sorprender porque los neandertales nunca estuvieron en China.



Por eso el modelo que propusimos para explicar esto es que cuando los humanos modernos salieron de África hace unos 100.000 años conocieron a los neandertales. Es de suponer que ocurrió por primera vez en Medio Oriente donde vivían neandertales. Si se mezclaron unos con otros allí luego esos humanos modernos que se tornaron ancestros de todos fuera de África llevaron consigo el componente neandertal en su genoma al resto del mundo. Así, hoy la gente que vive fuera de África tiene cerca de 2,5% de su ADN de los neandertales.



Al tener hoy un genoma neandertal a mano como punto de referencia y las tecnologías para ver restos antiguos y extraer el ADN podemos empezar a aplicarlo en todas partes del mundo. Y el primer lugar en el que lo hicimos fue en el sur de Siberia, en las montañas de Altai, en un lugar llamado Denisova, una cueva en esta montaña de aquí en la que los arqueólogos en 2008 hallaron un trocito de hueso -esta es una copia- y se dieron cuenta que provenía de la última falange de un meñique humano. Y estaba tan bien conservado que se pudo determinar el ADN de este individuo en mayor grado incluso que para los neandertales, en realidad, y se empezó a relacionarlo con el genoma neandertal y con la gente de hoy. Hallamos que este individuo compartía un origen común para sus secuencias de ADN con los neandertales de hace cerca de 640.000 años. Y más atrás, hace 800.000 años hay un origen común con los humanos actuales.



Este individuo viene de una población que comparte un origen con los neandertales pero yendo hacia atrás, tienen una larga historia independiente. Llamamos a este grupo de humanos, que luego describimos por primera vez a partir de este trozo de hueso diminuto, denisovans en honor al lugar donde se los describió por primera vez. Luego podemos preguntarnos de los denisovans lo mismo que preguntamos de los neandertales: ¿se mezclaron con ancestros de la gente actual? Si nos hacemos esa pregunta y comparamos el genoma del denisovan con la gente de todo el mundo encontramos con sorpresa que no hay evidencia de ADN denisovan ni siquiera en la gente que hoy vive cerca de Siberia. Pero la encontramos en Papúa Nueva Guinea y en otras islas de Melanesia y del Pacífico. Esto significa, probablemente, que estos denisovans estuvieron más dispersos en el pasado dado que no creemos que los ancestros de los melanesios hayan estado en Siberia.



Así, estudiando estos genomas de humanos extintos estamos empezando a llegar a la foto de lo que sucedía cuando los humanos modernos salieron de África. En Occidente había neandertales; en Oriente había denisovans… y quizá también otras formas humanas que todavía no describimos. No conocemos bien las fronteras entre estas gentes pero sabemos que en el sur de Siberia había tanto neandertales como denisovans, al menos en algún momento del pasado. Los humanos modernos surgieron en algún lugar de África; salieron de África, probablemente hacia Medio Oriente. Conocieron a los neandertales, se mezclaron, continuaron esparciéndose por el mundo y en algún lugar al sur de Asia conocieron a los denisovans y se mezclaron y continuaron hacia el Pacífico. Luego desaparecieron estas formas tempranas de humanos pero hoy viven un poco en algunos de nosotros en esa gente que vive fuera de África que tiene el 2,5% de su ADN de los neandertales y gente de Melanesia que en realidad tiene más o menos un 5% adicional de los denisovans.



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¿Significa esto que existe después de todo alguna diferencia absoluta entre la gente de fuera de África y la de dentro en que la gente de fuera de África tiene este componente viejo en su genoma de estas formas extintas de humanos mientras que los africanos no? Bueno, no creo que sea así. Probablemente, los humanos modernos surgieron en algún lugar de África. Se esparcieron por África, claro, y había allí formas humanas más viejas, más tempranas. Y como nos mezclamos en algún lado estoy bastante seguro que un día cuando quizá tengamos un genoma de estas formas tempranas de África vamos a encontrar que también se mezclaron con humanos modernos tempranos en África.



Para resumir: ¿qué hemos aprendido al estudiar genomas de humanos actuales y humanos extintos? Quizá aprendemos muchas cosas pero una cosa que encuentro importante de mencionar es que creo que la lección es que siempre nos hemos mezclado. Nos mezclamos con estas formas tempranas de humanos dondequiera que nos encontramos y nos hemos mezclado unos con otros desde entonces.

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2 comentarios - Pistas de ADN para nuestro Neandertal anterior

@ANIANKA +2
Hombre
La carita jajajaja!!!!!