jueves, 6 de julio de 2017

Más "Out of África-s" y más mestizaje en las poblaciones neandertales

Aprovecho que estoy poniéndome al día con el tema de la genética neandertal, para dedicar algo de tiempo al blog y tratar de explicar el complicado pero apasionante estado de la cuestión.

Imagen: Johnny Sampson, NYT

Estamos en un bardal, pero en un bardal fascinante.

En efecto, en la última década hemos pasado de modelos filogenéticos simplistas que explicaban todo con unos pocos razonamientos evolutivos y recurriendo a expansiones globales de las especies, a una situación en la que, gracias a un gigantesco salto en la tecnología del ADN antiguo, por así decirlo nos hemos "caído del guindo". El desarrollo en las técnicas para recuperar ADN de fósiles del Pleistoceno medio, y para estudiarlo, ha empezado a dar unos frutos increíbles (esto es, increíbles hace diez años) y nos va abriendo diminutas pero fascinantes ventanas a un pasado remoto en términos de la evolución de la humanidad.

El caso denisovano, eso tipos huidizos de las montañas Altai

Esta especie o población humana del Pleistoceno medio es uno de los casos más interesantes que tenemos en la actualidad. Es algo inaudito porque es una especie de la que se conoce bastante en términos de su ADN sin apenas tener información de cómo eran físicamente. Esto se debe a que los huesos estudiados para extraer el ADN son fragmentos o huesos diminutos (como el hueso de un meñique) de individuos de los que apenas se sabe nada desde la antropología física tradicional. Sin embargo, a través del estudio de su ADN (Krause et al., 2010; Sawyer et al., 2015) se ha podido saber que estos humanos descienden en último término de la misma rama común que los neandertales de Eurasia, y están por tanto más emparentados con ellos que con los llamados humanos modernos o humanos anatómicamente modernos, que descienden de poblaciones salidas de África hace mucho menos tiempo. Es decir que provienen de una población ancestral común que empieza a separarse hace más de 700.000 años.

El conundrum de Atapuerca: los ADNs que no casaban

Otro caso interesantísimo es el de los estudios del ADN de los fósiles de la sima de los Huesos en Atapuerca, donde los estudios de dos clases de material genético de los mismos fósiles nos han ofrecido historias evolutivas distintas. Una, la del ADN nuclear, que acerca el parentesco de los Homo heidelbergensis a los neandertales "clásicos" de época posterior (Meyer et al., 2016); y otra, la del ADN mitocondrial (Meyer et al., 2014), que por el contrario los emparenta con las poblaciones denisovanas. Paralelamente a esta cuestión, también se constató que el ADN mitocondrial de los neandertales "clásicos" se agrupaba mejor con el de los humanos modernos y se separaba del grupo denisovano.
 
Todo esto, aunque parezca extraño, es perfectamente posible porque el ADN mitocondrial se transmite por vía exclusivamente materna, mientras que el nuclear se recombina en la reproducción, de forma que pueden reflejar linajes relativamente distintos en los mismos individuos.
 
Otra salida de África más (por lo menos)

Aun así, es necesario explicar esa discrepancia, y para ello se han formulado varias posibilidades e hipótesis. De ellas, la que cada vez parece más solida y aceptada es la que propone un contacto genético entre poblaciones africanas y los antepasados de los neandertales clásicos, en algun momento entre hace 500.000 y 250.000 años. La cosa no es sencilla de entender, ni de explicar, pero allá vamos: sobre un sustrato genético mitocondrial que sería muy similar al denisovano, ese contacto habría aportado a los neandertales antiguos una nueva línea, que después se convertiría en la base mitocondrial de los neandertales "clásicos". Así, cuando los especialistas miran a las secuencias mitocondriales neandertales "clásicas" y las usan como referencia, están contemplando, en parte, una herencia transmitida por intercambios genéticos con poblaciones africanas. Los heidelbergensis de Atapuerca, sin embargo, serían anteriores a ese contacto y mantienen la línea mitocondrial ancestral, de tipo denisovano. Todo esto permite explicar porqué su ADN nuclear sí se agrupa con el de los neandertales posteriores, pero el mitocondrial no lo hace.

Más madera... err.. estudios.

Fig. 1 en Posth et. al 2017

Un trabajo muy reciente (Posth et al., 2017) confirma parcialmente estas ideas, a través de modelos estadísticos y aportando una nueva secuencia mitocondrial de un neandertal cuya antiguedad se estima en unos 130.000 años. En ese estudio se propone que la introgresión de genes africanos en la línea neandertal tuvo lugar en algún momento entre, aproximadamente, 400.000 BP y 250.000 BP. Por tanto estamos hablando de otra salida de África más, que se suma a las que ya se conocían o se consideraban hipotéticamente (unas cuantas: Homo habilis, Homo ergaster/erectus, humanos anatómicamente modernos...).

También los neandertales recientes se mezclaron, una vez más, con los humanos modernos... ¡la locura!

A este panorama de mezclas, mestizajes e intercambios genéticos del Pleistoceno medio, tenemos que añadir algo que hemos empezado a saber desde hace un par de años (Fu et al. , 2015): que los primeros humanos anatómicamente modernos en llegar a Europa hace unos 40.000 años también se cruzaron con los neandertales europeos. En concreto, al menos un individuo encontrado en la cueva de Pestera cu Oase, en Rumanía, tenía ascendencia neandertal: uno de sus antepasados, de entre 4 y 8 generaciones atrás, perteneció a esa población humana.
 
En conclusión

A nivel de paradigma general, está claro que debemos abandonar aquellas ideas del siglo pasado, y comienzos de este, que afirmaban que era imposible la interfertilidad y el intercambio genético entre poblaciones de distintos humanos del pasado (neandertales, modernos, denisovanos, etc.). El mestizaje no sólo sucedió, sino que era la norma antes que la excepción. Eso si, teniendo en cuenta que eran poblaciones muy pequeñas en términos globales, que ocupaban enormes extensiones de territorio con densidades demográficas ínfimas, y que estaban relativamente aisladas, por la geografía, unas de otras.

Referencias


Meyer et al. (2014): A mitochondrial genome sequence of a hominin from Sima de los Huesos. Nature letter. Nature, 505.
 
Fu et al. (2015): An early modern human from Romania with a recent Neanderthal ancestor. Nature letter. Nature, 542.
 





3 comentarios:

Maju dijo...

Aupa, Millán.

Hay un modelo muy parsimonioso que sugeriría que:

1. Los Denisovanos son la población original de Eurasia Occidental, seguramente derivada de H. erectus.

2. Una población "pre-sapiens" migró desde África y se mezcló con ellos, seguramente en Europa, dando lugar a los neandertales, que, en consecuencia serían una "especie híbrida".

Sima de los Huesos estarían por lo tanto en el proceso de "mestizaje": con un ADN nuclear próximo a los neandertales propiamente dichos pero, seguramente por la direccionalidad de la mezcla, mantenían aún los matrilinajes denisovanos. Fase 2a. (Ver nota abajo también).

Los neandertales propiamente dichos serían una fase más tardía de este proceso, en el que, aunque se mantienen una genética a grandes rasgos similar a la de Sima de los Huesos, el ADN mitocondrial es ya pre-sapiens o "estrictamente neandertal". Fase 2b.

La población de Denisova (y quizá otras en Asia) mantuvieron su genética original porque los neandertales no colonizaron esa zona hasta mucho más tarde, creo que hace unos 70.000 años. En consecuencia los denisovanos estuvieron todo el tiempo en la fase 1.

Una pregunta muy interesante, dado que hace poco se ha hablado de que las poblaciones de hace unos 300.000 años de Jebel Irhoud y otros yacimientos marroquíes serían Homo sapiens (?), es si la migración pudo ocurrir a través del Estrecho de Gibraltar (que es perfectamente cruzable incluso ahora, pero más aún en condiciones glaciales). Si fuera así, podría explicar por qué los neandertales parecen evolucionar en Europa y no en Asia, mucho más grande y con amplias zonas de clima más parecido al africano. Pero en cualquier caso yo ahí me ceñiría a la arqueología material (el "reloj molecular" es muy inexacto) y de eso sabes más tú que yo: qué tecno-culturas podrían asociarse, si alguna, a una posible migración pre-neandertal (y por lo tanto también pre-sapiens) a Europa (o Eurasia en general). Quizá el tallado Levallois? O no hay nada concreto hasta que surge el musteriense con los neandertales ya plenamente formados?

Nota: es perfectamente posible ser 100% o 99,99% X en lo autosómico y tener un linaje (Y o mt) que viene de Y. Pasa continuamente, p.e. el linaje R1b (ADN-Y) está compartido por Europeos y gentes de Chad y Camerún, entre otros, el linaje N1 (ADN-Y) está compartido por asiáticos orientales pero también Europeos del norte como finlandeses y letones, el linaje X2 (ADN-mt) es primariamente de Eurasia Occidental pero se encuentra también entre los Nativos Americanos en una rama lo bastante antigua como para ser absolutamente nativa (también comparten el ADN-Y Q). Todos estos grupos presentan prácticamente nula o absolutamente nula afinidad genética a nivel autosómico (recombinable) debido a lo que se llama "pedigree collapse": unos pocos antepasados de hace varios siglos no se van a detectar en tu ADN... a no ser que, por casualidad, heredes de ellos/-as su ADN haploide (mitocondrial o Y).

En otras palabras: la mezcla si es repetidamente de un origen específico, borra la memoria genética de otros posibles orígenes, a no ser que, por azar o por causas intrínsecas al proceso de mezcla mismo (ej. patrilocalidad o inmigración repetida de hombres casi en exclusiva), quede grabado en los linajes uniparentales.

Aunque no tenemos linajes uniparentales neandertales, sí que tenemos un linaje "cruzado" (de la parte no recombinable del cromosoma X) que deriva de los neandertales casi con certeza absoluta, el linaje B006. Por razones seguramente azarosas es más común entre nativos americanos, vascos y gujaratis, sin tener relación alguna con mayor o menor mezcla neandertal. Quiere decir eso que es "una locura", "un barral"? No, simplemente que el ADN autosómico se mezcla una y otra vez cada generación, mientras que los linajes haploides nunca jamás se mezclan, manteniéndose constancia de la filogenia patrilineal, matrilineal y también la cruzada a través del cromosoma X.

Millan Mozota dijo...

Tu propuesta me parece razonable pero sinceramente, carezco de la profundidad de conocimiento en paleogenética como para evaluarla :)
En cuanto a la cultura material, si que habría elementos suegerentes de contactos pero siempre se centran en aspectos relativamente ubícuos. Me explico: las cosas en las que se encuentran mayores similitudes entre el N y el S del Estrecho son las más genéricas y ampliamente extendidas en cronología y en geografía: Como el ejemplo que mencionas de la talla levallois, la aparición de determinados útiles que definen lo que en Europa llamamos Musteriense, o el uso preferente de ciertas materias primas...
Quizás habría que buscar "proxies" mucho más específicos para conseguir un caracter de prueba/falsación al comprobar las hipótesis... algún tipo de técnica muy específica o alguna tecnología más compleja a ambos lados del Estrecho (estoy pensando en la fabricación por ejemplo, de pegamentos con una receta específica...) Cosas que no se puedan inventar independientemetne o no estén extendidas por todas las cronologías y lugares... Que yo sepa no se ha planteado aún nada de ese estilo.
En cuanto a las epítetos, como locura y bardal, los usaba para expresar que la situación es compleja, revolucionaria es muchos aspectos, y cambiante, y por ello me resulta fascinante, simplemente. No quería decir que los procesos no fueran comprensibles o explicables desde la perspectiva paelogenética (otra cosa es la perspectiva paleodemográfica).
Gracias por tu comentario, muy instructivo como siempre.

Maju dijo...

No quería insistir mucho en lo de Gibraltar: es meramente una conjetura a clarificar. Lo que sí que sería muy interesante es si podemos de alguna manera asociar esa migración "pre-sapiens" o "proto-neandertal" a algún elemento cultural que los defina en lo arqueológico.

Una cuestión que tengo abierta desde hace tiempo (v. http://leherensuge.blogspot.com/2009/10/acheulean-spread-from-africa-to-eurasia.html) es si la expansión proto-neandertal se podría asociar a la del achelense. Hasta donde sé, el achelense de África es sin duda el más antiguo (1,6 Ma), seguido de cerca por una primera incursión en Palestina (1,4) que se considera "inconsecuente", y luego pasan muchos cientos de milenios antes de que llegue a otros lugares en Eurasia: Iberia 900.000 años (tendría que ser a través de Gibraltar), India probablemente cerca de esa fecha, y ya la segunda penetración en Palestina y la primera en otras partes de Europa c. 600 Ka BP.

La estimación de "reloj molecular" de este estudio es mucho más "recentista" (entre 500 y 250 Ka, esto último muy improbable teniendo en cuenta que Sima de los Huesos están datdos entre 530 y 400 Ka) pero es que el "reloj molecular", tal y como se suele usar, basándose en calibraciones arqueológicas y paleontológicas del siglo pasado, totalmente obsoletas hoy día, no acierta ni una. Yo como regla de ojo de buen cubero, le añado siempre entre el 50% y el 100% de lo que dicen, porque eso es necesario para ajustarse a las necesarias recalibraciones paleontológicas (diverencia Pan-Homo) y arqueológicas (migración sapiens África->Asia) de acuerdo con los datos actuales. El problema es que los genetistas son en general unos escolásticos de alucine y siguen usando referencias que datan de hace dos décadas o casi en este tema sin osar desafíar al "establishment" ni aventurarse mucho en la interdisciplinaridad.

Si aplico mi "regla de buen cubero", nos daría una horquilla de entre 1 millón de años y 375.000 años, más coherente con lo que sabemos y coherente también con las fechas de la expansión del achelense en Eurasia (c. 900-600 Ka). Es conveniente recordar que hay también un cráneo parcial (Hombre de Narmada) en India que corresponde bien a los parámetros neandertales, aunque no hay resto alguno de industria musteriense en el subcontinente (sólo achelense). Yo apostaría por la hipótesis de que la estimación de "reloj molecular" es (una vez más) hiper-conservadora o ultra-recentista y que los proto-neandertales se expandieron con el Achelense. Sé que esto de desafíar lo que dicen otros estudiosos no está muy bien visto en la academia pero, como yo estoy fuera del sistema, me puedo permitir el lujo. Food for thought, Millán.