La paleo-genética arroja luz sobre la extinción de los neandertales

El yacimiento de Vindija se localiza en el interior de una gran cavidad, situada unos 85 kilómetros al norte de Zagreb, en el norte de Croacia. Excavado desde la década de 1970, este yacimiento ha proporcionado restos arqueológicos datados entre 200.000 y 10.000 años. En el nivel 3G se obtuvieron varios restos de cráneo y del esqueleto postcraneal, que fueron incluidos en la especie Homo neanderthalensis no sin cierto debate. En efecto, las características anatómicas de los fósiles aparentaban ser más progresivas que las de otros restos neandertales europeos. Inicialmente los restos humanos fueron datados en unos 28.000 años, una fecha que sugería la persistencia de grupos neandertales en Europa una vez el continente había sido totalmente ocupado por las poblaciones de Homo sapiens.

Entrada a la cueva de Vindija (Croacia)

 

La polémica sobre su antigüedad acaba de terminar con la datación directa de los fósiles humanos mediante una versión muy mejorada del método de C14. Las investigaciones, lideradas por Thibaut Deviése (Unidad de Radiocarbono de la Universidad de Oxford, Reino Unido), han producido fechas muy precisas en torno a los 46.000 años antes de presente. Los nuevos datos han sido publicados en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Con estos resultados pierde peso la hipótesis de la persistencia de los neandertales tras la ocupación de nuestro continente por Homo sapiens. Puesto que hace entre 45.000 y 50.000 años los humanos “modernos” aún no habíamos pisado el viejo continente, es evidente que las peculiares características de los neandertales de Vindija no obedecen ni a una cronología reciente ni a su posible hibridación con las poblaciones de Homo sapiens.

 

De manera paralela a estos trabajos, el genetista Kay Prüfer (Instituto Max Planck, Alemania) ha liderado una nueva investigación sobre el ADN de los restos humanos de Vindija. Los resultados se acaban de publicar en la revista Science. Los neandertales de Vindija han sido uno de los pilares de la construcción del genoma de los neandertales, junto a los restos del yacimiento de El Sidrón (Asturias) y el yacimiento de Denisova (Siberia). En esta ocasión, Prüfer y sus colegas han obtenido nuevos restos de ADN de uno de los fragmentos fósiles de la colección de Vindija (33.19), que perteneció a una mujer neandertal.

 

Este nuevo estudio ha mejorado nuestro conocimiento sobre las variantes genéticas que heredamos de los neandertales. Como sugieren los autores del artículo de Science, nuestra hibridación con los neandertales supuso la entrada en el genoma de Homo sapiens de numerosos genes, que fueron rápidamente eliminados por selección natural negativa. Otras variantes persistieron, aunque siguen produciendo problemas relacionados con alergias, lesiones de la piel, o problemas inmunológicos. Esas variantes forman parte del 1,8-2,6% del ADN de las poblaciones humanas actuales que pueblan Eurasia, las Américas y la mayoría de las islas localizadas entre el continente australiano y el continente euroasiático. La persistencia de estas variantes solo puede ser explicada por su posible asociación a otras ventajas selectivas para las poblaciones de nuestra especie. En caso contrario, ya habrían sido eliminadas por la selección natural.

 

El resultado más llamativo del nuevo estudio del genoma de los neandertales está relacionado con la heterocigosis de las regiones cromosómicas analizadas. Sabemos que el genoma de cada individuo se hereda a partes iguales del padre y de la madre. En muchos casos, las variantes alélicas recibidas de los progenitores son diferentes (heterocigosis), mientras que en otros casos son idénticas (homocigosis). La heterocigosis puede ser muy beneficiosa para un individuo, caso de que alguna de las variantes alélica del gen tenga efectos perniciosos. Por ejemplo, la hemofilia (dificultad para la coagulación de la sangre) es una enfermedad hereditaria que aparece cuando las variantes alélicas de la mutación del gen se heredan tanto del padre como de la madre. Si el individuo solo tiene la variante mutada de uno de los progenitores no presentará esta enfermedad.

 

Pues bien, los resultados de Prüfer y sus colegas han demostrado que la mujer neandertal de Vindija tenía un grado de homocigosis superior al que se observa en las poblaciones actuales. Aunque se trata de un único individuo, los genetistas sugieren que la densidad demográfica de los neandertales era muy baja. En estas circunstancias, la probabilidad de parentesco próximo entre los individuos que componían esta población era elevado. En consecuencia, la endogamia pudo ser un factor muy importante en la aparición de determinadas dolencias en la especie Homo neanderthalensis. Muchas de estas dolencias pudieron ser letales, dado el estilo de vida de nuestros ancestros.

 

En otras palabras, los neandertales podrían haber sido responsables indirectos de su propia extinción, tal vez acelerada por la presión ejercida por las poblaciones de Homo sapiens. Recordemos que los neandertales resistieron durante 70.000 años la expansión de nuestra especie en Europa, como hemos contado más de una vez en este blog. Pero cabe la posibilidad de que hace unos 50.000 años su densidad demográfica descendiera hasta límites peligrosos. De ser así, esa “debilidad” habría sido aprovechada por los grupos de Homo sapiens, que habrían terminado por ocupar los mejores territorios de caza y recolección. Puesto que la paleo-genética avanza a pasos agigantados, no tendremos que esperar mucho tiempo para que los expertos acumulen nuevas evidencias sobre una hipótesis tan sugerente.

 

José María Bermúdez de Castro

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¿Cómo ha influido la calidad del sueño en la evolución humana?

Es sencillo imaginar que nuestros ancestros del Plioceno y del Pleistoceno dormían con un ojo abierto y el otro cerrado. El peligro acechaba de manera continua, particularmente durante la noche. Del mismo modo que se observa en los chimpancés, es más que probable que se organizaran turnos para vigilar y proteger el sueño del grupo. No es ni una especulación atrevida ni una idea brillante. Los humanos actuales seguimos actuando del mismo modo cuando sabemos que existen peligros indeterminados. Los soldados de cualquier ejército pueden dormir gracias a la vigilancia de los centinelas, tanto en tiempos de guerra como en tiempos de paz.

 

Tampoco descubro nada nuevo si escribo que el sueño es imprescindible para tener una salud razonable. Los chimpancés también acusan la falta de sueño con disfunciones, problemas de motricidad, cambios de humor, etc. Así que nunca nos debió faltar el sueño reparador en nuestra África natal. Sin embargo, ahora ocupamos todo el planeta y la mayoría de los hábitats donde desarrollamos nuestra vida es muy distinto al que tuvieron nuestros ancestros africanos.

 

David R. Samson (Universidad de Toronto, Canadá) ha liderado una investigación sobre la calidad del sueño en los Hadza, un pueblo de cazadores y recolectores de Tanzania. Su trabajo se acaba de publicar en la revista Journal of Human Evolution. Quedan pocos habitantes en nuestro planeta con un modo de vida aproximadamente similar al que tuvieron las especies del pasado. Por supuesto, los Hadza no nos explicarán todo sobre esas especies, pero el estudio de estos grupos humanos es una rara oportunidad para aproximarnos a nuestro modo de vida en épocas pretéritas.

Sin palabras

 

Samson y sus colegas han evaluado la calidad del sueño de los Hadza considerando ciertos aspectos de su vida cotidiana relacionados con la cultura. Por ejemplo, las cabañas permiten disponer de un ambiente estable de humedad y temperatura, evitando así el estrés que suponen los cambios ambientales cuando se duerme al aire libre. Incluso, el ruido queda mitigado por el entorno de una cabaña. Todos sabemos la dificultad para conciliar el sueño cuando estamos sometidos a sonidos de cierta potencia e intensidad. En cambio, Samson y sus colegas observaron que el fuego de una hoguera sostenida durante la noche no alteraba el sueño ni de manera positiva ni negativa. Se podría descartar, por tanto, que la socialización del fuego hace unos 800.000 años sustituyera la vigilancia de los grupos durante el sueño, aunque los posibles predadores tuvieran una barrera física difícil de atravesar.

 

No obstante, es evidente que el dominio del fuego fue un factor decisivo en la colonización de territorios septentrionales. Así lo destacan Samson y sus colegas, que discuten y concluyen sobre la influencia de la cultura en la capacidad de las especies humanas para salir de África y colonizar todos los ambientes del planeta. Sin esa capacidad hubiera sido imposible realizar con éxito la imperiosa necesidad del  sueño reparador, aún cuando las condiciones fueran adversas. Solo tenemos que pensar en la duración del día y la noche en regiones del hemisferio norte. Los ciclos circadianos, de los que hablé en el post anterior pueden modificarse mediante la manipulación del medio ambiente. La cultura nos ha permitido dormir con tranquilidad y hasta soñar con tiempos mejores.

 

José María Bermúdez de Castro

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El reloj biológico

La Real Academia de Ciencias de Suecia acaba de conceder el Premio Nobel en Fisiología o Medicina 2017 a los investigadores Jeffrey Hall y Michael Rosbash (Universidad de Waltham, Massachusetts), que comparten la distinción con Michel Young (Universidad de Rockefeller, Nueva York). Durante muchos años, los tres científicos han intentado descifrar los ritmos fisiológicos diarios (circadianos) de los seres vivos ¿Qué genes y proteínas están detrás de este proceso biológico?

Los tres premiados con el nobel de fisiología o medicina, Drs. Hall, Rosbash y Young.

 

En los inicios de los años 1980s, los tres investigadores consiguieron aislar un gen en las moscas de la fruta, al que denominaron period . Ese gen codificaba para una proteína (PER), que se acumulaba durante la noche y provocaba determinados efectos durante el día hasta su agotamiento. Ese ciclo diario es común en todos los organismos multicelulares. Los seres humanos, por supuesto, también tenemos un reloj molecular, que funciona estupendamente hasta que nos empeñamos en trastocar el mecanismo fisiológico con nuestros hábitos propios de lo que denominamos civilización. Es entonces cuando surgen problemas patológicos serios, incluyendo el insomnio. Los nuevos premiados por Real Academia de Ciencias de Suecia han terminado por desentrañar el funcionamiento de este reloj biológico, que tanto nos ha intrigado durante años.

 

La noticia de este premio me ha traído a la memoria un tema de crucial importancia para el estudio de la biología de nuestros ancestros. En 1985, mis colegas y buenos amigos Timothy Bromage y Christopher Dean publicaron un artículo en la revista Nature, donde proponían un cambio en el paradigma sobre el crecimiento y el desarrollo de los homininos. Hasta entonces, y merced a una tesis doctoral realizada en la Universidad de Pensilvania (EEUU), se pensaba que todos los homininos conocidos hasta entonces compartían con nosotros el mismo tiempo de crecimiento (unos 18 años) y un modelo complejo de desarrollo (incluyendo los períodos de niñez y adolescencia). Bromage y Dean estudiaron el resultado del crecimiento circadiano del esmalte de los dientes en varias especies de homininos y sus conclusiones cambiaron para siempre la forma de entender la biología de nuestros ancestros.

 

Los ameloblastos son células especializadas en la formación del esmalte, la sustancia más dura de nuestro organismo. Durante parte de las 24 horas de un día, estas células segregan amelogenina, una proteína que regula el crecimiento de los cristales de hidroxiapatita que forman la corona de esmalte. El funcionamiento circadiano de los ameloblastos deja pequeñas señales en el esmalte (estrías transversales), que se pueden ver con microscopios especiales a unos 20-30 aumentos. Timothy Bromage diseñó uno de estos equipos, que ahora utiliza nuestro Grupo de Antropología Dental. Bromage y Dean confirmaron que aproximadamente cada siete días el proceso de formación de amelogenina se detiene. Ese “paro biológico” es suficientemente largo como para dejar su huella en el esmalte. Estas huellas ya fueron observadas por el científico sueco Anders Retzius en el siglo XIX, pero, a pesar del tiempo transcurrido, queda por averiguar la razón de ese breve descanso en la formación del esmalte.

 

Más de treinta años después de aquel artículo publicado por Bromage y Dean, ya se sabe que el paro biológico de los ritmos circadianos en la formación del esmalte es variable, tanto en las especies fósiles como en Homo sapiens. Nuestro crecimiento se detiene, en promedio, cada ocho o nueve días. Pero los dos científicos demostraron que en las especies de Australopithecus y en Homo habilis el número de ameloblastos que trabajan al mismo tiempo es mayor y los descansos son en cambio menos frecuentes que en Homo sapiens. Como consecuencia, las coronas de los dientes de aquellos homininos se formaban muy deprisa en relación a lo que sucede en los humanos actuales. Puesto que existe una relación en la formación de los dientes y la formación del resto del cuerpo, la conclusión inevitable es que las especies de homininos del Plioceno llegaban a la vida adulta mucho antes de lo que lo hacemos nosotros. Los australopitecinos caminaban erguidos, como nosotros, pero su tiempo de crecimiento y su modelo de desarrollo era muy similar al de los chimpancés. Desde entonces, averiguar cómo y cuándo hemos llegado a tener un desarrollo tan largo y complejo como el que tenemos en la actualidad es todavía una asignatura pendiente.

 

José María Bermúdez de Castro

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