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ADN nuclear de la Sima de los Huesos ¿Quién fue el ancestro común de los Neandertales y de los humanos modernos?

En los dos posts anteriores presenté tanto la conclusión central como algunas de las posibles consecuencias del trabajo publicado el lunes 14 de marzo en la revista Nature por el equipo de genetistas encabezado por Matthias Meyer y Svante Pääbo (Departamento de “Evolutionary Genetics, Max Planck Institut, Alemania). Los humanos de la Sima de los Huesos pertenecen a una de las muchas posibles familias de la genealogía neandertal. De acuerdo con el concepto biológico de especie, su clasificación más lógica sería la de Homo neanderthalensis. También comenté la prudencia del equipo investigador de Atapuerca sobre esta cuestión, debido a la sorprendente proximidad de los homininos de la Sima de los Huesos con los Denisovanos, según lo que se desprende del estudio del ADN mitocondrial.

Esquema sobre la separación geográfica de la genealogía de los Neandertales y de la genealogía de los humanos modernos. El ancestro común de esta genealogía, según las investigaciones del genetista Jonathan Pritchard, habría vivido hace unos 700.000 años. Los nuevos datos publicados en la revista Nature llevan estas cronologías hacia épocas más remotas.

Esquema sobre la separación geográfica de la genealogía de los Neandertales y de la genealogía de los humanos modernos. El ancestro común de esta genealogía, según las investigaciones del genetista Jonathan Pritchard, habría vivido hace unos 700.000 años. Los nuevos datos publicados en la revista Nature llevan estas cronologías hacia épocas más remotas.

Además, en el post anterior reflexioné sobre los datos obtenidos por estos genetistas para el momento de la separación geográfica de la genealogía de Homo sapiens (África) de la genealogía de los neandertales (Eurasia). Aunque Meyer y Pääbo no entran a fondo en cuestiones taxonómicas, es evidente que si esa separación sucedió hace entre 550.000 y 765.000 años la mandíbula de Mauer (el holotipo de Homo heidelbergensis) podría ser un presentante muy antiguo de la familia neandertal y no el origen de las dos genealogías. Algunas de las características de esta mandíbula apoyan esta hipótesis, que tiene dos consecuencias.

En primer lugar, aquellos especímenes africanos y asiáticos incluidos en Homo heidelbergensis y que no muestran ningún rasgo neandertal quedarían “huérfanos de especie” y habría que renombrarlos. Esto no supondría un problema grave, porque existen algunos nombres específicos propuestos en la literatura donde encajarían bien. Por ejemplo, fósiles africanos como el cráneo de Bodo (Etiopía, 600.000 años) pertenecerían a la genealogía de nuestra especie. En la literatura existen dos nombres específicos: Homo rhodesiensis y Homo helmei, en los que podría incluirse tanto al cráneo de Bodo como a otros especímenes africanos. Los expertos no tardarán en dar su opinión.

Primera reconstrucción de Homíndo 3 del nivel TD6-2 del yacimiento de la Gran Dolina (conocido como el “chico de la Gran Dolina), realizada por Mauricio Antón.

Primera reconstrucción de Homíndo 3 del nivel TD6-2 del yacimiento de la Gran Dolina (conocido como el “chico de la Gran Dolina), realizada por Mauricio Antón.

Por otro lado, la separación geográfica de la genealogía neandertal y la genealogía de nuestra especie fue precedida por un cierto rango temporal en el que vivió el ancestro común de ambas. En la imagen que acompaña a este post, el investigador Jonathan K. Pritchard situaba hace pocos años la separación geográfica de la genealogía de los neandertales y la genealogía de Homo sapiens en unos 400.000 años. Según las investigaciones de éste y otros científicos, el ancestro común de ambas pudo vivir hace 700.000 años. Con los nuevos datos de Meyer y Pääbo, la separación geográfica y el ancestro común tendrían que retrasarse muchos miles de años. Quizá estaríamos retrocediendo hasta hace casi un millón de años para encontrar a ese ancestro común.

Revisando el registro fósil, tenemos tres posibles candidatos: Homo ergaster, que vivió en África, Homo erectus, que lo hizo en Asia y Homo antecessor, que solo se ha encontrado en Europa. Muchos especialistas consideran que Homo ergaster  y Homo erectus son sinónimos de la misma especie. Para estos colegas solo quedarían entonces dos candidatos. Homo antecessor tiene muchos rasgos primitivos, por supuesto, pero ya había derivado en algunos de sus aspectos esqueléticos hacía Homo sapiens y hacia Homo neanderthalensis. Esa es una ventaja indudable con respecto a Homo erectus, que mantuvo un aspecto primitivo en la mayoría de sus rasgos esqueléticos.

En conclusión, es posible que de nuevo tengamos que volver a revisar nuestra “vieja” hipótesis de 1997, en la que propusimos a Homo antecessor (840.000 años) como la especie antecesora común de los Neandertales y de los humanos modernos. Seguiremos con el hándicap de que esta especie se ha encontrado únicamente en Europa. Pero no queda más remedio que aceptar que, por el momento, es la mejor candidata. Las futuras excavaciones en Gran Dolina no tardarán el llegar y tendremos nuevas evidencias. Mientras llega ese momento, confiamos en que se localicen nuevos yacimiento de esa misma antigüedad en otros lugares de Eurasia.

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ADN nuclear de la Sima de los Huesos y el ocaso de Homo heidelbergensis

En el post anterior refería el extraordinario logro que ha supuesto el aislamiento y estudio del ADN nuclear de los homininos de la Sima de los Huesos de la sierra de Atapuerca. Las investigaciones del equipo de genetistas liderados por Matthias Meyer y Svante Pääbo, publicados el lunes 14 de marzo en la revista Nature, ya están en boca de todos los expertos. Quizá muchos estén dispuestos finalmente a admitir que las raíces de los neandertales pueden ser mucho más profundas y consistentes de lo que se pensaba hace unos años. No nos puede extrañar que una gran mayoría consideren oportuno incluir a los humanos de este yacimiento de la sierra de Atapuerca en la especie Homo neanderthalensis. Esta sería la opción la más razonable, si consideramos el concepto biológico de especie.

Cráneo número 6 de la Sima de los Huesos. Fotografía de Javier Trueba.

Cráneo número 6 de la Sima de los Huesos. Fotografía de Javier Trueba.

A este respecto, los componentes del equipo investigador de Atapuerca preferimos mantener una posición más prudente, a la espera de nuevos estudios. Los resultados sobre el ADN mitocondrial (también presentados en el último trabajo publicado en la revista Nature) siguen ofreciendo una relación más estrecha de los homininos de la Sima de los Huesos con los Denisovanos que con los Neandertales clásicos del Pleistoceno Superior. La relación entre estos últimos y los humanos de las Sima de los Huesos no parece ser directa. En otras palabras, la genealogía Neandertal pudo tener varias “ramas familiares”, que podrían ser denominadas de acuerdo a criterios paleontológicos.

Hecha esta salvedad, es importante mencionar uno de los resultados más sorprendentes del trabajo del equipo de Matthias Meyer y Svante Pääbo. Según sus estimaciones, y de acuerdo con una tasa de mutación de consenso, la separación geográfica (África y Europa) de las respectivas genealogías de los Neandertales y de Homo sapiens habría sucedido hace entre 550.000 y 765.000 años. Estos datos retrasan un mínimo de 150.000 años la fecha admitida hasta el momento. Si tomamos el punto medio de ese rango temporal la separación geográfica de las dos genealogías habría sucedido hace unos 650.000 años. Es decir, en un fecha anterior a la cronología estimada para la mandíbula de Mauer, encontrada en 1907 cerca de la ciudad alemana de Heidelberg.

Recordemos que esta mandíbula fue incluida por su descubridor (Otto Schoetensack) en la especie Homo heidelbergensis. Este nombre ha sido utilizado desde hace más de veinte años para nombrar al ancestro común de la genealogía humana moderna y la genealogía de los Neandertales. Además, bajo el “paraguas” de Homo heidelbergensis se ha dado cabida a fósiles africanos y asiáticos. En otras palabras, Homo heidelbergensis se ha considerado como una especie de amplia distribución y la madre de Homo neanderthalensis (Europa) y de Homo sapiens (África).

Mandíbula de Mauer, atribuida en 1908 por Otto Schoetensack a la especie Homo heidelbergensis.

Mandíbula de Mauer, atribuida en 1908 por Otto Schoetensack a la especie Homo heidelbergensis.

Pero los datos publicados en Nature son demoledores. Esta tesis ya no se puede mantener. Si  los humanos representados por la mandíbula de Mauer, el ejemplar representante (holotipo) de esta especie, ya estaban comprometidos con la genealogía europea de los Neandertales difícilmente podrían ser al mismo tiempo origen de las poblaciones africanas de nuestra especie. Ciertamente, la genealogía de los Neandertales parece ser más antigua y pudo tener varias ramas familiares. La familia representada por la mandíbula de Mauer pudo ser la más antigua y habría llegado a Europa hace unos 700.000 años. Esta familia, que vivió en latitudes elevadas del hemisferio norte, pudo sobrevivir a las glaciaciones en refugios de regiones más septentrionales. Si los restos humanos encontrados en la cueva de Arago (los mejor conocidos tienen entre 450.000 y 400.000 años) del sur de Francia también pertenecen a esta familia, coincidieron en el tiempo con los homininos de la Sima de los Huesos.

En resumen, tenemos que trabajar con la hipótesis de que en los inicios del Pleistoceno Medio una población humana ancestral, quizá situada en alguna región de contacto entre África y Eurasia, se fragmentó en dos poblaciones diferentes. La rama africana, de la que se sabe muy poco, terminó por cuajar en la especie Homo sapiens. La rama eurasiática pudo dar origen a varias familias de la genealogía Neandertal. No todas habrían ocupado Europa al mismo tiempo, sino que habrían ido llegando cuando las condiciones climáticas lo permitieron. Dada su proximidad “familiar”, pudieron coexistir e incluso mezclarse entre ellas, dando lugar a la diversidad de formas que nos ofrece el registro fósil. La historia evolutiva de la prehistoria Europa pudo ser extremadamente compleja y su estudio se antoja apasionante bajo las nuevas premisas que nos ofrecen los datos inesperados (por su antigüedad) del estudio del ADN de la Sima de los Huesos.

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ADN nuclear de la Sima de los Huesos. Cambiando el paradigma

Finalmente, las expectativas se han cumplido y el equipo de genetistas encabezado por Matthias Meyer y Svante Pääbo (Departamento de “Evolutionary Genetics, Max Planck Institut, Alemania) han conseguido secuenciar parte del ADN nuclear de varios homininos de la Sima de los Huesos de Atapuerca (SH). Tras obtener varios fósiles de este yacimiento en condiciones de máxima asepsia, los genetistas han logrado obtener ADN de dos dientes, un fémur y un fragmento de escápula. Los resultados acaban de ser publicados en la revista Nature. Esta es la segunda publicación sobre el ADN de estos humanos del Pleistoceno Medio. Pero todo parece indicar que se trata del inicio de una serie trabajos, que pueden dejar atrás varias hipótesis y dar un giro a nuestra forma de plantear la evolución humana en Europa. El yacimiento de SH incluye una colección de cerca 7.000 restos de casi una treintena de individuos. Las posibilidades que se abren son muchas y sumamente interesantes. Dada la trascendencia de este trabajo, explicaré las consecuencias de sus resultados (de acuerdo con mi punto de vista) en tres posts sucesivos.

 Imagen de la excavación de la Sima de los Huesos de la Cueva Mayor (sierra de Atapuerca), tomada por Javier Trueba. El yacimiento se localiza a unos 50 metros de profundidad y a unos 1.000 metros de la actual entrada de la Cueva Mayor.

Imagen de la excavación de la Sima de los Huesos de la Cueva Mayor (sierra de Atapuerca), tomada por Javier Trueba. El yacimiento se localiza a unos 50 metros de profundidad y a unos 1.000 metros de la actual entrada de la Cueva Mayor.

Meyer y Pääbo llevaban varios meses anunciando que las investigaciones iban por buen camino. En septiembre de 2015, durante la celebración del quinto congreso europeo sobre evolución humana (Londres) tuve ocasión de hablar con Matthias Meyer durante un buen rato. Es una persona sumamente agradable, con un entusiasmo contagioso. Meyer presentó en este congreso sus resultados preliminares, que invitaban al optimismo.

Antes de comentar los resultados de esta nueva investigación es conveniente recordar las primeras publicaciones sobre los restos fósiles encontrados en la Sima de los Huesos. En 1977, el Profesor Emiliano Aguirre nos contó en la revista Journal of Human Evolution sus conclusiones del estudio de la mandíbula AT-1, recuperada del yacimiento por su discípulo Trinidad de Torres. En aquellos años todavía no había sino aproximaciones a la antigüedad del yacimiento, gracias a la presencia en el yacimiento de restos de osos de la especie Ursus deningeri, ya extinguida, encontrados junto a los restos humanos y estudiados por Trinidad de Torres en su tesis doctoral. En las primeras publicaciones se hablaba de fósiles del Pleistoceno Medio, pero sin mayor precisión. Considerando que este período tiene un recorrido de 780.000 a 120.000 años todo el mundo reconocía que faltaba mucho para comprender el verdadero significado de este descubrimiento. Aguirre, junto a otros investigadores, notó entonces las similitudes de AT-1 con otras mandíbulas del Pleistoceno Medio, como las de Mauer, Arago y Montmaurin. Los fósiles de estos yacimientos se consideraban entonces como pre-neandertales, una denominación todavía demasiado vaga. Faltaban dataciones y, sobre todo, muchos más fósiles.

Cuando la Sima de los Huesos comenzó a ofrecer centenares de restos humanos iniciamos el estudio sistemático de diversas partes anatómicas. Algunos de esos trabajos fueron el fruto de tesis doctorales muy elaboradas. En todas las publicaciones se llegaba de manera irremediable a la misma conclusión: los homininos de SH estaban relacionados con los neandertales. Si en SH solo se hubieran encontrado dientes nuestra conclusión habría sido que los humanos de este yacimiento pertenecieron a la población neandertal más clásica del Pleistoceno Superior. Tal era su parecido con los dientes de todos los yacimientos neandertales conocidos en Europa. Puesto que en aquellos años aún no se habían conseguido dataciones del yacimiento se podía pensar que la Sima de los Huesos podía tener una antigüedad no superior a 200.000 años. Aunque el aspecto de los restos craneales también recordaba al de los neandertales clásicos, muchos de sus rasgos eran primitivos y sugerían una antigüedad mayor. Después de varias aproximaciones a la cronología del yacimiento, que ofrecían un rango temporal demasiado amplio, en 2014 se obtuvo una fecha en torno a los 400.000 años. Ese dato fue satisfactorio para propios y extraños.

Cuando se publicaron los resultados del ADN mitocondrial (ADNmt) recuperado de un fragmento de fémur de la Sima de los Huesos todos los expertos se quedaron perplejos. Cierto, los humanos de SH parecían estar relacionados con los neandertales, pero se observó una mayor proximidad con los Denisovanos de Siberia, cuya antigüedad no supera los 50.000 años. Había que secuenciar el ADN nuclear para salir de dudas. Recordemos que el ADNmt se transmite por vía materna y los resultados eran difíciles de explicar.

El estudio del ADN nuclear ha sido concluyente. Los humanos de la Sima de los Huesos tienen una relación muy estrecha con los neandertales. La morfología de los restos fósiles (y en particular de los dientes) y el ADN extraído de esos restos ofrecen resultados coincidentes. El análisis conjunto del ADN nuclear y del ADNmt todavía deja dudas sobre la posibilidad de una relación directa entre los humanos de la Sima de los Huesos y los neandertales clásicos del Pleistoceno Superior. Pero ya no inquieta la posibilidad de que en breve los humanos de este yacimiento de Atapuerca puedan ser considerados por muchos expertos como pertenecientes a la especie Homo neanderthalensis. El recorrido evolutivo de esta especie simplemente sería mayor. Los dos posts siguientes analizarán las consecuencias y el alcance del estudio del ADN nuclear de la Sima de los Huesos, que pueden ayudarnos a comprender la filogenia humana de Europa durante el último millón de años.

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