Primer descendiente de dos grupos de humanos distintos

En un artículo publicado en la revista Nature (22/08/18) se presenta un hallazgo tan insólito como afortunado: según el análisis genómico de un hueso descubierto en una cueva siberiana, su propietaria era una mujer que vivió hace unos 90,000 años, y que increíblemente era mitad neandertal y mitad denisovanaEsta es la primera vez que los científicos identifican a un (antiguo) individuo cuyos padres pertenecían a distintos grupos humanos. 

El equipo, liderado por los paleogenetistas Viviane Slon y Svante Pääbo del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de Leipzig, Alemania, realizó el análisis del genoma en un único fragmento de hueso recuperado de la Cueva de Denisova en las montañas de Altai de Rusia.

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Cueva Denisova en Siberia. Crédito: B VIOLA, MPI-EVA

Esta cueva presta su nombre a los ‘Denisovanos’, un grupo de seres humanos extintos, identificados por primera vez sobre la base de secuencias de ADN de la punta de un hueso de un dedo descubierto allí en 2008 (ver artículo de Nature). La región de Altai y la cueva específicamente, eran también el hogar de Neandertales.

Los neandertales y los denisovanos eran humanos como nosotros, pero pertenecían a diferentes especies. “Sabíamos por estudios anteriores que los neandertales y los denisovanos debían haber tenido hijos de vez en cuando”, dice Viviane Slon, “pero nunca pensé que seríamos tan afortunados de encontrar una primera descendencia de los dos grupos”.

Encontrar a una persona de la primera generación de ascendencia mixta de estos grupos es absolutamente extraordinario“, dice el genetista de poblaciones Pontus Skoglund del Instituto Francis Crick en Londres. “Es un mix de ciencia con un poco de suerte”, o como lo titularía una publicación sensacionalista: Mamá es una neandertal, papá es un Denisovano! 

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La cueva es el único lugar donde se han encontrado fósiles de neandertales y denisovanos. Crédito: B VIOLA, MPI-EVA

Hibridación entre distintos grupos de homínidos

Teniendo en cuenta los patrones de variación genética en humanos antiguos y modernos, los científicos ya sabían que los denisovanos y los neandertales debían haberse cruzado entre sí y con el Homo sapiens. Pero nadie había encontrado previamente la descendencia de primera generación de esos cruces. Pääbo dice que cuestionó los datos cuando sus colegas los compartieron con él: “Pensé que debieron haber arruinado algo”.

Antes del descubrimiento de este individuo Neandertal-Denisovano, a quien el equipo denominó cariñosamente Denny, la mejor evidencia de una asociación tan cercana se encontró en el ADN de un espécimen de Homo sapiens que tenía un ancestro de Neandertal dentro de las 4-6 generaciones anteriores (ver artículo de Nature).

d41586-018-06004-0_16060904Historia del descubrimiento

El equipo de Pääbo descubrió los restos de Denny hace varios años, al buscar en una colección de más de 2.000 fragmentos de huesos no identificados, signos de proteínas humanas. En 2016 usaron la datación por radiocarbono para determinar que el hueso pertenecía a un homínido que vivió hace más de 50,000 años (el límite superior de la técnica de datación), pero análisis genéticos posteriores han puesto el espécimen en alrededor de 90,000 años, según Pääbo.

Luego secuenciaron el ADN mitocondrial del espécimen – el ADN que se encuentra dentro de los convertidores de energía de las células – y compararon esos datos con secuencias de otros humanos antiguos. Este análisis mostró que el ADN mitocondrial del espécimen provenía de un Neandertal. El ADN mitocondrial se hereda de la madre y representa solo una línea de herencia, dejando la identidad del padre y la ascendencia más amplia del individuo desconocida.

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Un fragmento de hueso fue secuenciado para su genoma. Crédito: Thomas Higham / Universidad de Oxford

En el último estudio, el equipo buscó obtener una comprensión más clara de la ascendencia del espécimen secuenciando su genoma y comparando la variación en su ADN con la de otros tres homínidos: un Neandertal y un Denisovan (ambos encontrados en la Cueva Denisova), y un humano moderno de África. Alrededor del 40% de los fragmentos de ADN de la muestra coinciden con el ADN de Neandertal, pero otro 40% coincide con el Denisovano. Al secuenciar los cromosomas sexuales, los investigadores pudieron determinar que el fragmento procedía de una hembra.

Bence Viola de la Universidad de Toronto afirma que de acuerdo el estudio genético “El fragmento es parte de un hueso largo, y podemos estimar que el individuo tenía al menos 13 años“. Con cantidades iguales de ADN de Denisovano y Neandertal, el espécimen parecía tener un progenitor de cada grupo de homínidos. Pero había otra posibilidad: los padres de Denny podrían haber pertenecido a una población de híbridos Denisovano-Neandertal.

Descifrando la ascendencia

Para determinar cuál de estas opciones era más probable, los investigadores examinaron partes del genoma donde la genética Neanderthal y Denisovan difieren. En cada uno de estas partes, compararon fragmentos del ADN de Denny con los genomas de los dos homínidos antiguos. En más del 40% de los casos, uno de los fragmentos de ADN coincidía con el genoma de Neandertal, mientras que el otro coincidía con el del Denisovano, lo que sugiere que Denny había adquirido un conjunto de cromosomas de un Neandertal y el otro de un DenisovanoEso dejó en claro que Denny era el descendiente directo de dos humanos distintos, dice Pääbo. “Casi habíamos atrapado a esta gente en el acto”.

Los resultados demuestran convincentemente que el espécimen es de hecho un híbrido de primera generación, dice Kelley Harris, un genetista de poblaciones de la Universidad de Washington en Seattle que ha estudiado la hibridación entre los primeros humanos y los neandertales. Skoglund está de acuerdo: “Es un caso realmente claro”, dice. “Creo que irá a los libros de texto de inmediato”.

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Excavaciones en la cueva. Crédito: B VIOLA, MPI-EVA

Ascendencia revelada

Harris dice que los encuentros sexuales entre neandertales y denisovanos podrían haber sido bastante comunes. “La cantidad de huesos de Denisovanos puros que se han encontrado se pueden contar con una mano”, dice ella, por lo que el hecho de que haya sido descubierto un híbrido sugiere que tal descendencia podría haberse diseminado. Esto plantea otra pregunta interesante: si los neandertales y los denisovanos se aparearon con frecuencia, ¿por qué las dos poblaciones de homínidos se mantuvieron genéticamente distintas durante varios cientos de miles de años? Harris sugiere que la descendencia de Neandertal-Denisovana podría haber sido infértil o biológicamente no apta, evitando que las dos especies se fusionen.

Las parejas de Neandertal-Denisovanas también podrían haber tenido algunas ventajas, incluso si hubiera otros costos, dice Chris Stringer, un paleoantropólogo del Museo de Historia Natural de Londres. Los neandertales y los denisovanos eran menos genéticamente diversos que los humanos modernos, por lo que el mestizaje podría haber proporcionado una forma de “complementar” sus genomas con un poco de variación genética adicional, dice. El estudio también plantea dudas sobre cómo sucedieron los apareamientos entre diferentes grupos humanos, dice Stringer, por ejemplo, si fueron consensuales o no. Una descripción futura más detallada del flujo de genes entre neandertales y denisovanos podría ofrecer pistas sobre el comportamiento humano antiguo.

Conexiones perdidas

Pääbo está de acuerdo en que los Neandertales y los Denisovanos bien pueden haberse cruzado ni bien se conocieron, pero cree que esos encuentros fueron poco frecuentes. La mayoría de los restos de Neandertal se han encontrado en Eurasia occidental, mientras que los de Denisovanos hasta ahora han sido descubiertos solo en su cueva epónima de Siberia.

Aunque el territorio de los dos grupos se superponía en las montañas de Altai y posiblemente en otros lugares, estas áreas habrían estado escasamente pobladas. “Creo que cualquier neandertal que haya vivido al oeste de los Urales nunca hubo conocido a un Denisovano en su vida”, dice Pääbo, refiriéndose a la cordillera que atraviesa el oeste de Rusia y Kazajstán.

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Los restos de Denny fueron descubiertos en la cueva Denisova en el sur de Siberia. Crédito: Bence Viola / Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva

Pero a veces, las poblaciones de Neandertales pueden haber viajado desde Eurasia occidental a Siberia, o viceversa. Sobre la base de la variación en el genoma del espécimen, el equipo dedujo que la madre de Neandertal de Denny estaba más relacionada con un espécimen de Neandertal encontrado a miles de kilómetros de distancia, en Croacia, que con otro encontrado a menos de 1 metro de distancia en la misma cueva.

El Neandertal croata murió mucho más recientemente que Denny, hace aprox. 55,000 años, mientras que el Neandertal de la cueva de Denisova tiene alrededor de 120,000 años. Eso deja dos posibilidades para explicar la ascendencia de la madre de Denny: una población de neandertales europeos llegó al este de las montañas Altai y reemplazó parcialmente a los neandertales antes de que naciera el híbrido, o un grupo de neandertales podría haber abandonado las montañas de Altai para Europa en algún momento después del nacimiento de Denny. De cualquier manera, dice Harris, los neandertales “no se quedaron en un solo lugar durante miles de años”.

Con una madre de Neandertal y un padre de Denisovano, ¿cómo deberíamos llamar al nuevo espécimen? “Nos asustamos un poco de la palabra ‘híbrido'”, dice Pääbo. El término implica que los dos grupos son especies discretas de humanos, mientras que en realidad los límites entre ellos son borrosos, como muestra el nuevo estudio. Definir una especie en el mundo natural no siempre es claro, dice Harris, y es interesante ver cómo los debates a largo plazo sobre cómo categorizar los organismos comienzan a aplicarse a los humanos.

Para mejor ejemplo, en la actualidad, los humanos no africanos tienen una pequeña proporción de su ADN que proviene de los neandertales. Algunas otras poblaciones no africanas, dependiendo de dónde viven, también tienen una fracción de su ADN que proviene de un pueblo asiático conocido como Denisovano.

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