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Genética

Lazos de familia

Hace alrededor de 46.000 años, los seres humanos modernos ya habitaban en el corazón de Europa y tenían hijos con los neandertales

Diferentes vistas de un molar inferior de un Homo sapiens con antepasado neandertal hallado en la cueva de Bacho Kiro, en Bulgaria

Rosen Spasov, MPI-EVA Leipzig

Una caverna al pie de los Balcanes en la zona de Dryanovo, un municipio de 8.000 habitantes situado en la región central de Bulgaria, alberga uno de los registros más antiguos de la presencia de seres humanos con rasgos modernos en Europa. Los cuatro fragmentos de huesos y un molar inferior desenterrados entre 2015 y 2018 en la cueva de Bacho Kiro pertenecen a tres Homo sapiens que vivieron hace entre 45.900 y 42.500 años. El análisis del genoma de esos fósiles, tarea que llevó a cabo el grupo del paleogenetista sueco Svante Pääbo, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, con sede en Leipzig, Alemania, revela que esos humanos modernos eran híbridos. Fueron el resultado de una cruza entre Homo sapiens y sus parientes más cercanos, evolutivamente hablando, y en la actualidad extintos: los neandertales (Homo neanderthalensis), unos seres humanos arcaicos que surgieron entre 700.000 y 500.000 años atrás en algún lugar de Europa o de Asia y tenían un cuerpo más rechoncho, un rostro más protuberante y el cráneo más bajo y alargado que el de las poblaciones humanas actuales.

Hace entre 400.000 y 40.000 años, pequeños grupos de neandertales ocuparon una región que hoy abarca Europa, el oeste de Asia y Medio Oriente. Con base en la secuenciación genética del genoma neandertal, en 2010, los datos genéticos a menudo sugieren que, en algunas de las ocasiones en que se encontraron, los Homo sapiens y los neandertales se reprodujeron y dejaron descendientes fértiles. Es por eso que las poblaciones humanas actuales cuyos ancestros no son exclusivamente africanos –no hay evidencias de que los neandertales hayan vivido en África–, contienen en su genoma algunos tramos de ADN neandertal. Los expertos sostienen que ese pequeño aporte ha dejado su influencia en ciertas características de los seres humanos modernos. Varios estudios han asociado a los genes neandertales con ciertos rasgos ventajosos, como un sistema inmunitario más resistente, lo que le habría permitido al H. sapiens sobrevivir a los patógenos de nuevos ambientes y diseminarse por el planeta, o con desventajas, como un mayor riesgo de desarrollar enfermedades tales como la diabetes o la depresión.

En el caso de Bacho Kiro, los tres Homo sapiens más antiguos de la cueva tuvieron entre sus ancestros a un neandertal no muy lejano –un pentabuelo o hexabuelo–, según un artículo publicado el 7 de abril en la revista Nature por el equipo de Pääbo, una autoridad mundial en el estudio de ADN antiguo. Como consecuencia de ello, de un 3,4 % a un 3,8 % del genoma de esos individuos era neandertal, un porcentaje mayor al que se encuentra en la actualidad (de un 1,8 % a un 2,6 %) en los seres humanos sin antepasados africanos. “Ahora disponemos de algunos de los genomas humanos más antiguos que existen”, dijo la paleogenetista Mateja Hajdinjak, autora principal del artículo y actualmente investigadora en el Instituto Francis Crick, en el Reino Unido, a la revista Nature.

También el 7 de abril, otro grupo del Instituto Max Planck, coordinado por el paleogenetista alemán Johannes Krause, presentó en la revista Nature Ecology & Evolution un nuevo cálculo de la edad de otro fósil de H. sapiens con ascendencia neandertal. En este caso se trata del cráneo casi completo de una mujer, al cual se lo conoce como Zlatý kůň (caballo dorado, en idioma checo), hallado a comienzos de la década de 1950 en una cueva cercana a la ciudad de Praga, en la República Checa, a casi 1.500 kilómetros al noroeste de Bacho Kiro. Krause y sus colaboradores no lograron datar el cráneo directamente con el método del carbono 14, pero pudieron recuperar ADN. El análisis de los segmentos de origen neandertal permitió estimar la edad de Zlatý kůň, que habría tenido un antepasado neandertal 80 generaciones atrás (casi 2.000 años antes), en al menos 45.000 años.

Marek Jantač Zlatý kůň, el cráneo hallado en la década de 1950 en la República Checa, perteneció a un ser humano moderno de sexo femenino con ascendencia neandertal. Su edad se ha estimado ahora en más de 45.000 añosMarek Jantač

Los fósiles tan antiguos de los seres humanos modernos rara vez se han encontrado fuera de África, donde habría surgido la especie. Sin embargo, a partir de la publicación de estos resultados, el total de fósiles de H. sapiens con más de 40.000 años y ancestros neandertales pasó, en un solo día, de dos a seis ejemplares. A los de Bacho Kiro y al cráneo de Zlatý kůň, se suman otros dos: un fémur de 45.000 años hallado en 2008 en el poblado de Ust’-Ishim, en el oeste de Siberia, y una mandíbula denominada Oase 1, de entre 37.000 y 42.000 años, que fue encontrada en 2003 en una cueva del sudoeste de Rumania. El hombre de Ust’-Ishim, como se lo llamó, tuvo un antepasado neandertal entre 8.000 y 13.000 años antes (es decir, entre 53.000 y 58.000 años atrás), mientras que Oase 1, con un 9 % de ADN neandertal, es un descendiente de una cruza que había tenido lugar menos de seis generaciones antes.

“El descubrimiento de que los humanos modernos del Pleistoceno Superior exhiben sistemáticamente evidencias de antepasados neandertales recientes sugiere que ese patrón de mestizaje no era una excepción, sino la regla”, escribió el paleogenetista Carles Lalueza-Fox, del Instituto de Biología Evolutiva, en Barcelona, España, en un comentario al respecto de los dos trabajos, también publicado en Nature Ecology & Evolution. Curiosamente, según recuerda el investigador español, hasta ahora solo se ha registrado el flujo de genes de neandertales hacia el H. sapiens. “Es posible que los humanos modernos hayan podido tolerar híbridos, pero los neandertales no. O bien que los grupos de estos últimos hayan rechazado socialmente a los individuos mestizos”, supone Lalueza-Fox.

La hipótesis que plantea una coexistencia entre el H. sapiens y el H. neanderthalensis no es una novedad. Antes de los estudios del ADN antiguo, ya existían evidencias arqueológicas de dicha coexistencia en Medio Oriente y en Europa. Otras cuevas en Israel y en Jordania conservan vestigios de una ocupación sucesiva de ambas especies. Además, algunos fósiles, como el de un niño hallado en el refugio de Lagar Velho, en Portugal, presentaban rasgos mixtos de H. sapiens y neandertal. “Los datos genéticos actuales permiten vislumbrar un panorama complejo de migraciones del H. sapiens hacia Europa, adónde arribaron hace unos 45.000 años”, comenta la bioantropóloga Mecedes Okumura, coordinadora del Laboratorio de Estudios de la Evolución Humana de la Universidad de São Paulo (USP).

El rastreo del árbol genealógico de los homínidos y la determinación de cómo se relacionó cada especie con las otras del mismo género no constituyen una tarea sencilla. Los fósiles antiguos son escasos y, cuando se los encuentra, resulta difícil recuperar material genético. Los hallazgos de los últimos años sugieren que el H. sapiens surgió en el norte de África hace alrededor de 300.000 años, pero solo mucho después se expandió hacia otros continentes. Los fósiles señalan al menos tres migraciones principales desde este continente: la primera hace poco más de 100.000 años hacia Medio Oriente (donde habrían coincidido con los neandertales), la segunda hace entre 70.000 y 50.000 años, hacia el sur de Asia, y la tercera, alrededor de 60.000 años atrás, en dirección al centro-norte de Asia y a Europa, donde nuevamente se toparon con grupos de H. neanderthalensis. “Es probable que durante estas migraciones algunas de las poblaciones humanas hayan tenido un mayor contacto con neandertales, mientras que otras no los hayan hallado. Esto justificaría por qué solo algunos esqueletos presentan evidencias de mestizaje”, explica Okumura.

Tsenka Tsanova, MPI-EVA Leipzig En la cueva de Bacho Kiro, en Bulgaria, los arqueólogos excavan la capa del terreno en donde se hallaron cuatro huesos fosilizados de Homo sapiens con una edad estimada entre 45.900 y 42.500 añosTsenka Tsanova, MPI-EVA Leipzig

La existencia de varias oleadas migratorias también ayuda a entender por qué tan solo algunos de los H. sapiens más antiguos que vivieron fuera de África conservan un cierto parentesco con los seres humanos actuales. Los datos indican que los fósiles de Bacho Kiro, al igual que el hombre de Ust’-Ishim y Oase 1, guardan similitudes genéticas con las poblaciones del este asiático y de América, pero no con las de Europa. Esto sugiere que serían representantes de una población que inicialmente se diseminó por el continente europeo y asiático y posteriormente desapareció de Europa. En tanto, el fósil de Zlatý kůň no comparte características genéticas con las poblaciones de la actualidad. En este caso, se cree que habría pertenecido a un grupo de H. sapiens que interactuó con neandertales y posteriormente se extinguió.

Los estudios arqueológicos y genéticos de los últimos años han contribuido a disipar la creencia largamente sostenida de que los neandertales habrían sido una especie más primitiva y menos hábil que el H. sapiens. Ligeramente más altos, más fuertes y con un cerebro de un tamaño algo mayor, estos cazaban presas de gran tamaño, fabricaban herramientas sofisticadas (lanzas, hachas, cuchillos y anzuelos) y trenzaban cuerdas con fibras vegetales (posiblemente también fabricaban vestimentas). Los vestigios hallados en cavernas indican que conocían el uso de plantas medicinales, producían representaciones simbólicas (pinturas en las paredes de las cuevas y estructuras utilizando estalagmitas) y sepultaban a sus muertos. Todo esto antes que los humanos modernos salieran de África.

Aunque la mayor parte del conocimiento sobre los neandertales lo han producido extranjeros, investigadores brasileños también han hecho su aporte para conocer cómo habrían sido esos parientes cercanos. Ni bien se decodificó el genoma neandertal, en 2010, el grupo coordinado por los genetistas Francisco Salzano (1928-2018) y Maria Cátira Bortolini, de la Universidad Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS), elaboró un trabajo donde sugieren que, desde el punto de vista genético, los neandertales no habrían sido demasiado diferentes al H. sapiens.

La genetista Tábita Hünemeier, en ese entonces estudiante de doctorado en la UFRGS y actualmente investigadora en la USP, comparó las características en los humanos modernos y en los neandertales de la región génica HACNS1, asociada a la capacidad de locomoción bípeda y a la destreza manual. Se le atribuye a este segmento del genoma, que encuentra una expresión mayor en los pies y en las manos, la habilidad del H. sapiens para efectuar el movimiento de pinza con los dedos pulgar e índice, fundamental para los movimientos de precisión. Según consta en los resultados publicados en 2010 en la revista American Journal of Physical Anthropology, esa región es idéntica en los seres humanos modernos y en los arcaicos, lo que indica que ambos tendrían potencial como para alcanzar un nivel similar de habilidad. “La versión presente en ambos grupos habría sido seleccionada antes del surgimiento de los representantes del género Homo”, comenta Hünemeier.

Pacal Goetgheluck/Science Photo Libraray/Fotoarena El cráneo del H. neanderthalensis (a la izq.) es mayor y más alargado que el del H. sapiens (a la der.)Pacal Goetgheluck/Science Photo Libraray/Fotoarena

La investigadora Vanesa Paixão-Cortes, actualmente en la Universidad Federal de Bahía (UFBA), y en aquella época también alumna de doctorado en el grupo de la UFRGS, se propuso poner a prueba la hipótesis común en el entorno científico que consideraba a los neandertales menos inteligentes que el H. sapiens. Para ello analizó 162 genes que, en los primates, están asociados a la formación del cerebro y, en cierto modo, con la inteligencia. De ellos, 51 eran exclusivos del género Homo y presentaban 93 mutaciones. En los neandertales, no había datos disponibles para tan solo 25 de esas mutaciones. El resto eran idénticas a las de los humanos modernos, según consta en los resultados publicados en 2013 en American Journal of Human Biology. “Si tomamos en cuenta los antecedentes genéticos, no hallamos diferencias que permitan afirmar que una de las dos especies podría ser más inteligente que la otra”, dice Paixão-Cortes.

En un estudio que salió publicado en febrero de este año en la revista Science, el neurocientífico brasileño Alysson Muotri y su equipo de la Universidad de California en San Diego (EE. UU.), arribaron a un resultado diferente. Ellos emplearon una técnica de edición génica para crear minicerebros (órganos en miniatura que simulan cerebros) conteniendo un gen neandertal en lugar de su equivalente humano moderno. Los minicerebros con el gen arcaico se desarrollaron más rápido que los que tenían el gen de los seres humanos modernos, pero no crecieron tanto, posiblemente porque registraban una proliferación más lenta de las neuronas y un índice mayor de muerte celular. Además, tenían menos proteínas asociadas a las conexiones (sinapsis) entre las neuronas, señal de una red más simple y menos eficiente de transmisión de información. “Nuestra hipótesis plantea que las redes neuronales del cerebro humano se han vuelto mucho más complejas a lo largo de la evolución”, explicó Muotri en el artículo intitulado “El cerebro de los neandertales en el laboratorio”, publicado en el sitio web de Pesquisa FAPESP.

Otro trabajo del grupo de Rio Grande do Sul sirvió para desechar la idea de que los neandertales eran siempre pelirrojos y de ojos claros. Tres mujeres neandertales cuyos fósiles fueron encontrados en Croacia formaban parte de la muestra del estudio, que analizó en los seres humanos modernos y arcaicos las variaciones de 67 genes asociados a la pigmentación de la piel, los ojos y los cabellos. Los resultados, publicados en 2012 en American Journal of Human Biology, refieren que una de ellas era pelirroja y de tez clara, mientras que las otras eran morenas, con la piel y el cabello más oscuros. Todas tenían ojos marrones (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 193).

Si se dejan de lado las cuestiones referentes a similitudes e inteligencia, resulta cada vez más evidente que la pequeña contribución neandertal –en promedio, un 2 %– al genoma del H. sapiens tuvo influencia sobre algunas de las características de los seres humanos modernos. En 2017, el grupo coordinado por el genetista Joshua Akey, en ese entonces en la Universidad de Washington, en Seattle (EE. UU.), determinó que esta herencia neandertal no está silenciada. Según ese trabajo, publicado en la revista Cell, por lo menos un 25 % de los genes neandertales incorporados en el genoma humano se encuentra activo en distintos grados en los diversos tejidos del cuerpo.

En los últimos años, decenas de estudios han asociado a los genes neandertales con la manifestación de rasgos más ventajosos o un mayor riesgo de desarrollar enfermedades. Los genes neandertales han sido asociados a la capacidad de los seres humanos actuales para vivir a gran altura, una mayor fertilidad y un menor riesgo de padecer hemorragias entre las mujeres. Pero también a una probabilidad mayor de desarrollar diabetes, esquizofrenia, depresión y lupus o incluso a un umbral menor de resistencia al dolor. Recientemente, Pääbo y Hugo Zeberg, un colaborador del Instituto Karolinska, en Suecia, presentaron resultados donde muestran que las personas con un segmento del cromosoma 3 heredado de los neandertales corren un riesgo mayor de morir por covid-19, mientras que aquellos individuos que poseen un tramo de origen neandertal en el cromosoma 12 estarían un poco más protegidos de la enfermedad cuando se infectan con el virus.

Con todo, el mayor aporte neandertal parece haber sido proporcionarle mayor solidez al sistema inmunitario. En 2018, también en la revista Cell, los biólogos David Enard, de la Universidad de Arizona, y Dmitri Petrov, de la Universidad Stanford, ambas en Estados Unidos, demostraron que diversos genes heredados de los neandertales confieren protección contra los virus, lo que podría haber resultado fundamental para la supervivencia de los seres humanos modernos, tras su salida de África. Tal como recordaron Akey y sus colaboradores en 2017, los neandertales se extinguieron hace unos 40.000 años, pero gran parte de su ADN sigue vivo en los seres humanos actuales, configurando la biología humana.

Artículos científicos
HAJDINJAK, M. et al. Initial Upper Palaeolithic humans in Europe had recent Neanderthal ancestry. Nature. 7 abr. 2021.
PRÜFER, K. et al. A genome sequence from a modern human skull over 45,000 years old from Zlatý kůň in Czechia. Nature Ecology & Evolution. 7 abr. 2021.
HÜNEMEIER, T. et al. Brief communication: Population data support the adaptive nature of HACNS1 sapiens/neandertal-chimpanzee differences in a limb expression domain. American Journal of Physical Anthropology. v. 143, n. 3, p. 478-81. Nov. 2010.
PAIXÃO-CORTES, V. et al. The cognitive ability of extinct hominins: bringing down the hierarchy using genomic evidences. American Journal of Human Biology. v. 25, n. 5, p. 702-5. 2013.
TRUJILLO, C. A. et al. Reintroduction of the archaic variant of NOVA1 in cortical organoids alters neurodevelopment. Science. 12 feb. 2021.
CERQUEIRA, C. C. S. et al. Predicting Homo pigmentation phenotype through genomic data: from Neanderthal to James Watson. American Journal of Human Biology. v. 24, n. 5, p. 705-9. Sept-Oct. 2012.
MCCOY, R. C. et al. Impacts of Neanderthal-introgressed sequences on the landscape of human gene expression. Cell. v. 168, n. 5, p. 916-27. 27 feb. 2017.
ENARD, D. y PETROV, D. A. Evidence that RNA Viruses Drove Adaptive Introgression between Neanderthals and Modern. Cell. v. 175, n. 2, p. 360-71. 4 oct. 2018.

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