La extinción de los Neandertales podría no haber sido culpa de los Homo sapiens

En los últimos años, los restos neandertales (Homo neanderthalensis) han sido sujetos de varios estudios genéticos, principalmente acerca de la relación entre éstos y otros homínidos, así como respecto a la mezcla entre éstos y los humanos anatómicamente modernos (Homo sapiens). Sorprendentemente, sin embargo, se sabe poco acerca de los procesos poblacionales por los que atravesaba dicha especie antes de extinguirse.
Es decir, no se sabía –hasta hace poco- prácticamente nada respecto a su variabilidad genética antes de que entraran en contacto con los humanos modernos; a quienes ya casi por tradición se les ha echado la culpa de su extinción.
Recientemente, en un estudio multinacional y multinstitucional, diez investigadores analizaron la variabilidad genética del ADN mitocondrial proveniente de 13 individuos de la especie Homo neanderthalensis. Según sus resultados, los neandertales del oeste de Europa tuvieron una trayectoria diferente a la de las poblaciones del este después de la divergencia entre ambos grupos. Al parecer, las poblaciones del oeste pudieron haber sufrido una extinción local seguida de una recolonización a partir de una pequeña poblacional reminiscente en dicha zona. Por otro lado, los neandertales del este parecen haber contado con una continuidad genética hasta que la especie desapareció hace unos 28 mil años. 

Primera reconstrucción de un neandertal (1888) por Hermann Schaaffhausen, tomado de Wikimedia Commons.

 Por otro lado, aunque algunos estudios sobre neandertales se habían centrado en sus movimientos del norte al sur de Europa, ahora parece que algunos eventos climáticos extremos pudieron haber precipitado extinciones locales en lugar de movimientos poblacionales. Dichas hipótesis embonan bastante bien con los resultados del estudio aquí comentado. Al parecer, dichos breves -pero intensamente fríos períodos- pudieron haber ocasionado extinciones locales de poblaciones neandertales antes de que los humanos modernos pudieran compartir territorios con ellos.
En otras palabras, la variabilidad genética de los neandertales estuvo muy reducida durante los últimos 10 mil años en los que la especie existió, por lo que los humanos pudieron no haber sido (completamente) responsables de la extinción de dicha especie.
Artículo de referencia:

Dalen, L., Orlando, L., Shapiro, B., Durling, M., Quam, R., Gilbert, M., Diez Fernandez-Lomana, J., Willerslev, E., Arsuaga, J., & Gotherstrom, A. (2012). Partial genetic turnover in neandertals: continuity in the east and population replacement in the west Molecular Biology and Evolution DOI: 10.1093/molbev/mss074

Homo erectus y el poder de un T-bone bien cocinado

Ser cocinero podría ser una de las profesiones más antiguas. El uso controlado del fuego para cocinar alimentos pudo haber sido un cambio conductual importante en la historia humana que propiciara la evolución de otros caracteres, como por ejemplo, el incremento en el tamaño del cerebro. Aunque ya se sospechaba que varias especies extintas del género Homo eran afectas a la cocinada, no era claro exactamente cuándo era que los chefs ancestrales aparecieron. Según nueva evidencia publicada recientemente en los Proceedings of the National Academy of Sciences, por un grupo de la Universidad de Harvard liderado por Chris Organ, los primeros cocineros pudieron haber aparecido tantito antes de que los Homo erectus partieran plaza. Para llegar a dicha conclusión, Chris y su equipo aplicaron técnicas filogenéticas Bayesianas para analizar y comparar el tiempo dedicado a la alimentación en humanos y otros primates. También, analizaron los cambios en el tamaño molar dentro del genero Homo. Según sus cálculos, el tiempo dedicado a la alimentación se incrementa conforme se incrementa el tamaño del cuerpo en primates no humanos. Sin embargo, los humanos invierten mucho menos tiempo que otros primates en alimentarse: solo el 4.7% del día comparado con el 48% que deberían invertir considerando el tamaño del cuerpo. Después, combinaron la información de tiempo dedicado a la alimentación con el tamaño molar, para lo que tomaron en cuenta el tamaño de las muelas de 14 miembros de la tribu hominini (es decir, miembros de los géneros Homo y Pan). Y aunque el tamaño molar y la masa corporal se relacionan en varias especies de primates –incluso en Homo habilis y Homo rudolfensis- las especies Homo erectus, Homo neanderthalensis y Homo sapiens tienen molares substancialmente mas pequeños que el resto de los primates. Por otro lado, Chris y su equipo modelaron el tiempo dedicado a la alimentación en Homo erectus y Homo neanderthalensis tomando en cuenta la cercanía filogenética con Homo sapiens y la información disponible respecto al tiempo dedicado a la alimentación en esta especie. De acuerdo con estos cálculos, Homo erectus y Homo neanderthalensis habrían invertido 6.1 % y 7% de su tiempo diario a la alimentación, lo cual es bastante cercano a lo que invierte un Homo sapiens común. Según los autores, es poco probable que los cambios en el tiempo dedicado a la alimentación puedan ser explicados por un cambio a una dieta carnívora, en parte porque ningún grupo humano tropical contemporáneo subsiste con una dieta exclusivamente carnívora y también porque existe evidencia de procesamiento de carne desde hace 2.6 millones de años y carnivoría asistida con herramientas desde hace 3.39 millones de años. Es decir, alrededor de la época en que los Australopithecus deambulaban por el mundo. En resumen, sus datos sugieren que el tiempo dedicado a la alimentación y el tamaño molar en el género Homo son excepcionales comparados con otros primates y, según sus cálculos, este cambio ocurrió en algún momento durante el Pleistoceno. Es decir, después de que el linaje de los chimpancés y los humanos se separara y más o menos cuando Homo erectus entraba en escena. Lo importante de los cálculos llevados a cabo por el equipo de la Universidad de Harvard es que la comida cocinada, permitió a nuestros ancestros consumir un alimento altamente calórico que podía además ser digerido con mayor facilidad. Esto habría permitido que el homínido en cuestión tuviera tiempo para otras actividades –como socializar- y suficientes calorías para mantener un cerebro grande.

Parece ser entonces que, en cuanto a la evolución humana se refiere, no debemos nunca subestimar el poder de un T-bone bien cocinado.

Elementos de una buena carne asada. Fotografía de Guillermina.

Artículo de referencia:

Organ, C., Nunn, C., Machanda, Z., & Wrangham, R. (2011). Phylogenetic rate shifts in feeding time during the evolution of Homo Proceedings of the National Academy of Sciences, 108 (35), 14555-14559 DOI: 10.1073/pnas.1107806108

El Neandertal que (casi) todos llevamos dentro

Homo neanderthalensis fue una especie de homínidos cercanamente relacionados con el Homo sapiens, ya que ambos compartieron un ancestro común. Los neandertales se extinguieron hace aproximadamente 30,000 años, pero sus genes perduran en muchos de nosotros debido a que existió entrecruzamiento entre grupos humanos ancestrales y ellos. Aunque ya se sospechaba que había ocurrido dicho entrecruzamiento es hasta ahora que se tiene una prueba más contundente al respecto. 

Este es uno de los hallazgos más importantes de un estudio publicado recientemente en la revista Science y llevado a cabo por un grupo de 57 científicos a lo largo de 4 años. El grupo fue liderado por Svante Pääbo del Instituto Max Planck en Alemania.

El ADN neandertal con el que se hizo el estudio fue obtenido a partir de restos óseos de antigüedad variable que fueron encontrados en la cueva Vindija en Croacia. Estos huesos fueron hechos polvo con un taladro dental para después ser sometidos a numerosas técnicas para lograr obtener un ADN puro; es decir, un DNA donde se hubiera reducido el ADN de microorganismos y el ADN humano resultado de contaminación al momento de manipular las muestras. 

Estas técnicas, desarrolladas hace pocos años, están haciendo que hoy sea posible recuperar material genético proveniente de muestras muy antiguas y contaminadas tanto con material microbiano como con material humano contemporáneo. Además, el equipo del Proyecto del Genoma Neandertal contó con un miembro muy importante dentro del equipo, Richard E. Green. Green, quien fuera estudiante postdoctoral de Pääbo durante el desarrollo del estudio, fue el responsable de la parte bioinformática del proyecto y creó software que permitió detectar DNA neandertal e ideó formas de lidiar con la degradación del material disponible. Es decir, se tuvo que hacer una especie de reconstrucción de ADN a partir de un de por sí fragmentado genoma -de ahí que los autores presenten un "borrador" del genoma neandertal. Aun así, fue posible hacer varias inferencias y encontrar varios resultados interesantes.

En el estudio se utilizó además ADN de chimpancé, ADN de cinco grupos humanos contemporáneos: ADN proveniente del grupo San en Sudáfrica, otro del grupo Yoruba de África del Oeste, otro de Papua en Nueva Guinea, uno del grupo Han de China y uno francés de Europa del Oeste; así como el genoma humano de referencia.

¿Y cuál era la importancia de comparar el genoma neandertal con otros seis genomas humanos contemporáneos? Bueno, pues los autores del estudio mencionan que uno de los retos al intentar demostrar flujo genético (entrecruzamiento) entre neandertales y grupos humanos ancestrales es que ambos grupos comparten un ancestro común. Por lo tanto, incluso si no hubiera ocurrido entrecruzamiento se esperaría que, en muchas regiones del genoma, los neandertales estuvieran más cercanamente relacionados con los humanos que entre sí. Sin embargo, si se encontrara que los neandertales están –en ciertas regiones del genoma- más cercanamente relacionados con grupos humanos contemporáneos de una región geográfica en particular que con los de otra(s), entonces esto sugeriría que hubo entrecruzamiento entre los neandertales y los ancestros de estos grupos.

En consecuencia, así fue como el grupo de Pääbo, al encontrar que los neandertales se encontraban más cercanamente relacionados con los grupos euroasiáticos demostró además que efectivamente existió flujo genético entre los neandertales y algunos grupos humanos ancestrales. Los autores calculan que hoy en día, entre el 1 y el 4% de los genomas de grupos euroasiáticos son derivados de neandertales. Lo anterior también indica que el flujo genético ocurrió antes de que los grupos asiáticos divergieran de los grupos europeos. 

Entonces, la explicación mas parsimoniosa resultado de los datos obtenidos es que cuando el Homo sapiens salió de África se encontró con las poblaciones neandertales residentes en Europa –hace unos 100,000 años- y ocurrió el entrecruzamiento. Dicho intercambio genético ocurrió antes de que los grupos humanos se extendieran a toda Asia –hace unos 80,000 años.

 Familia de neandertales. Ilustración de Randii Oliver tomada de Wikimedia Commons.

De acuerdo con lo anterior, señalan los autores, es incluso notorio que no se haya encontrado evidencia de un mayor flujo genético, en particular considerando que algunos fósiles sugieren que hubo flujo genético de los neandertales a los grupos humanos incluso durante la historia tardía de los primeros.

Una posibilidad en este sentido es que hayan ocurrido más migraciones humanas desde África hacia Europa -relacionadas por ejemplo con la expansión de la agricultura- y que esto esté oscureciendo la magnitud del flujo genético. Para probar lo anterior, sería entonces necesario hacer comparaciones entre grupos humanos europeos anteriores a dicha expansión. 

Otra de las consecuencias interesantes de contar con el genoma neandertal es que permite identificar qué características son únicas a los humanos contemporáneos en comparación con otras especies extintas de homínidos. Y, por supuesto, son de particular interés aquellas características que tienen consecuencias funcionales y que podrían haber influido de forma importante en la permanencia de los humanos modernos y la extinción de los neandertales. 

En este sentido, se encontraron diferencias en varios genes que comparten tanto los humanos modernos como los neandertales. Tal es el caso del gen RPTN que participa en la determinación de la morfología y la fisiología de la piel, el gen THADA (cuya expresión es diferente en personas con diabetes) que está involucrado en cuestiones de metabolismo energético, el gen RUNX2 (CBFA1) que participa en aspectos relacionados con la morfología del cráneo y el torso; así como un grupo de genes relacionados con el desarrollo cognitivo.

También, se encontraron diferencias en regiones del ADN, como las HARs (human accelerated regions) que se han conservado a lo largo de la evolución de los vertebrados pero han cambiado radicalmente desde que los humanos y los chimpancés divergieron a partir de un ancestro común. Los autores sugieren que sería interesante explorar con más detalle la función de estas regiones.

Comparaciones futuras respecto a estos temas, donde se utilicen genomas neandertales así como de otros homínidos, serán tierra fértil para la generación de nuevas hipótesis y para tener un mejor entendimiento respecto a los orígenes y la historia evolutiva de los humanos contemporáneos, concluyen Pääbo y su equipo.

Mientras tanto, y de acuerdo con nuestro lugar de origen y el de nuestros ancestros, todos podemos inferir fácilmente si somos portadores de genes de neandertal o no. 

(Respecto al artículo original, recomiendo a) el bonito y amplio comentario de Carl Zimmer en su blog "The Loom", b) la entrada de Millán Mozota en su blog "El Neandertal tonto ¡que timo!" respecto al artículo original y respecto a algunas reacciones posteriores, así como c) la entrada de John Hawks en su blog).

Articulo de referencia:

Green, R., Krause, J., Briggs, A., Maricic, T., Stenzel, U., Kircher, M., Patterson, N., Li, H., Zhai, W., Fritz, M., Hansen, N., Durand, E., Malaspinas, A., Jensen, J., Marques-Bonet, T., Alkan, C., Prufer, K., Meyer, M., Burbano, H., Good, J., Schultz, R., Aximu-Petri, A., Butthof, A., Hober, B., Hoffner, B., Siegemund, M., Weihmann, A., Nusbaum, C., Lander, E., Russ, C., Novod, N., Affourtit, J., Egholm, M., Verna, C., Rudan, P., Brajkovic, D., Kucan, Z., Gusic, I., Doronichev, V., Golovanova, L., Lalueza-Fox, C., de la Rasilla, M., Fortea, J., Rosas, A., Schmitz, R., Johnson, P., Eichler, E., Falush, D., Birney, E., Mullikin, J., Slatkin, M., Nielsen, R., Kelso, J., Lachmann, M., Reich, D., & Paabo, S. (2010). A Draft Sequence of the Neandertal Genome Science, 328 (5979), 710-722 DOI: 10.1126/science.1188021