Un nuevo salto cualitativo en el estudio de nuestros orígenes

Los métodos y técnicas sobre biología molecular aplicados a la paleontología no dejan de asombrarnos. El salto cualitativo que se está produciendo en las dos últimas décadas es espectacular. Cómo han anunciado todos los medios, un grupo de genetistas, arqueólogos y paleontólogos, liderados por Laura Weyrich y Alan Cooper, acaba de publicar en la revista Nature sus investigaciones sobre el ADN del sarro de los dientes de varios neandertales. El estudio del contenido del sarro depositado en los dientes de nuestros antepasados no es nuevo. Recordemos una publicación reciente sobre el contenido del sarro de los dientes del resto fósil más antiguo de Europa, encontrado en la sierra de Atapuerca. Pero las investigaciones publicadas la semana pasada en la revista Nature superan de largo todas las marcas anteriores.

Los investigadores han contado con muestras de sarro de cinco ejemplares neandertales. Dos de ellos se encontraron en la cueva de Spy (Bélgica) a finales del siglo XIX. Otro ejemplar, mucho más reciente, procede de la cueva Breuil (Italia). Por último, se analizó el sarro de dos de los nueve individuos identificados en la cueva del Sidrón (Piloña, Asturias). Los resultados solo fueron positivos en los dos ejemplares asturianos y en uno de los neandertales de la cueva de Spy. Los otros ejemplares tenían mucha contaminación por ADN exógeno y fueron descartados.

Algunos de los restos neandertales fósiles de la cueva del Sidrón (Asturias). Fuente: CSIC Comunicación.

Los neandertales del Sidrón están datados en unos 48.000 años, mientras que los de la cueva Spy son algo más recientes. El yacimiento asturiano ha sido clave para la obtención de ADN de este grupo humano, gracias a su formidable estado de conservación y a las características peculiares del sitio. Y todo ello sin olvidar que la excavación ha sido modélica en lo que se refiere a la obtención de todos los fósiles en condiciones de asepsia. No cabe duda de que estamos ante un yacimiento que seguirá dando resultados sorprendentes en biología molecular de nuestros ancestros.

El artículo publicado en la revista Nature es un verdadero compendio de conocimiento sobre diferentes aspectos de la biología de los neandertales. En primer lugar, sorprende el hecho de que el ADN del sarro del ejemplar de Spy y el de los individuos del Sidrón difieran de manera considerable en los que se refiere a los elementos que definen su dieta. Ya sabemos que el registro arqueológico sobre este aspecto es muy engañoso, si nos atenemos solo a lo que obtenemos en los yacimientos. Es habitual encontrar restos de los mamíferos grandes y medianos consumidos, mientras que el hallazgo de evidencias de la ingesta de vegetales es excepcional. Es por ello que hemos de guiarnos por la lógica para afirmar que todas las especies del género Homo han sido omnívoras y han comido lo que tenían a su disposición en el medio en el que vivían. El neandertal de la cueva de Spy se alimentó, entre otras cosas, de carne de rinocerontes y muflones, como señala el registro fósil y ahora el ADN del sarro de sus dientes. Lo que sorprende es que los expertos no hayan encontrado ADN de especies animales en el sarro de los neandertales del Sidrón ¿Acaso eran vegetarianos? La mejor respuesta es que aquellos humanos comían lo que tenían a su disposición. Si el ADN de su sarro revela que comían setas, piñones o musgo implica que una parte sustancial de su dieta estaba compuesta por los alimentos vegetales que conseguían en los bosques de la región. Pero estoy convencido de que aquellos humanos también consumían la carne de las presas de diferentes especies que caían en sus manos. Los miembros de la especie Homo neanderthalensis fueron grandes cazadores y solo en determinadas circunstancias tuvieron que reducir la cantidad de carne de su dieta. No olvidemos que los bosques ofrecen también alimentos tan variados como insectos, anélidos, aves, huevos, anfibios, etc.

Aclarado este punto, nos fijamos en otro aspecto de las investigaciones. Los/las lectores/as que tengan perros en su casa se habrán fijado que estos animales comen ciertas hierbas, si tienen ocasión para ello. Su instinto les lleva a consumir plantas con propiedades medicinales. Es por ello que podríamos esperar conocimientos similares en las especies humanas que nos han precedido. La diferencia con otros animales es que los neandertales habrían consumido aquellos medicamentos naturales no solo por puro instinto, sino por conocimientos acumulados durante milenios. Pero había que demostrar ese aspecto de su cultura. Y los expertos que han analizado el sarro de los neandertales lo han conseguido. Sencillamente impresionante. El abedul, como otras plantas, contiene ácido acetil salicílico, el principio activo que ayuda a mitigar el dolor, mientras que otras plantas contienen antibióticos naturales. Las dolencias bucales (excepto las caries) fueron comunes en las especies del género Homo. Quienes llegaban a determinada edad solían padecer periodontitis apical y abscesos. Esta dolencia, que cursa con infección grave, podía causar la muerte si no era tratada con medicamentos naturales. Aquellos humanos usaban la medicina natural para paliar sus dolencias, incluyendo la diarrea, como demuestra la presencia de ADN de la especie Enterocytozoon bieneusi, un parásito intestinal del grupo basal de los hongos.

Por último, y no por ello menos importante, la presencia de ADN de diferentes microorganismos patógenos en el sarro de los neandertales abre la puerta a una nueva línea de investigación en paleogenética. La comparación del ADN de las especies que nos afectan en la actualidad con las de humanos como los neandertales nos da pistas sobre las diferencias en la forma de vida entre unos y otros. Cada especie/población tiene sus propios patógenos en función del tipo de vida. Resulta curioso que los neandertales del Sidrón compartían más especies de patógenos con los chimpancés que con los humanos modernos. La especie de arquea Methanobrevibacter oralis detectada en el sarro de los neandertales tiene diferencias genéticas con la nuestra, que sugieren una divergencia de las poblaciones de este microorganismo hace unos 112.000-143.000 años. En buena lógica, y dado que nuestro respectivos linajes divergieron desde el punto de vista genético hace seguramente más de 700.000 años, se puede proponer que los neandertales y los humanos modernos volvieron a compartir este microorganismo cuando se encontraron e hibridaron en el Corredor Levantino, en el intento de expansión de nuestra especie por el suroeste de Asia a finales del Pleistoceno Medio.

En definitiva, estamos inmersos en una nueva forma de estudiar nuestro pasado. El estudio de la morfología de los fósiles seguirá siendo sumamente importante para conocer el aspecto de nuestros antepasados. Pero la biología molecular ha dado un paso muy firme en el conocimiento de la evolución humana.

José María Bermúdez de Castro

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La cueva de Kaldar: nuevos datos sobre la expansión de Homo sapiens

Poco a poco vamos conociendo más sobre la rápida expansión de Homo sapiens por todo el planeta. Los datos climáticos y otras evidencias apoyan la hipótesis de que los miembros de nuestra especie comenzaron su expansión fuera de África hace unos 120.000 años. Las dos vías de salida, el Corredor Levantino y el estrecho de Bab-el-Mandeb acumulan evidencias de los movimientos de las poblaciones de Homo sapiens hacia Eurasia. En el Corredor Levantino tropezaron con la barrera demográfica de los neandertales. Las dataciones realizadas por doquier sugieren que esa barrera pudo superarse hace tan solo 40.000 años. En ese largo período de tiempo se produjeron hibridaciones entre las dos especies, cuyo recuerdo persiste en nuestro genoma. Por el contrario, la salida a través del estrecho de Bab-el-Mandeb, entre los actuales estados de Djibouti y Yemen, parece que tuvo un éxito inmediato. Se sabe que los babuinos también atravesaron por ese mismo lugar y en esa misma época, por lo que podemos asumir que el estrecho era transitable sin necesidad de mojarse.

Situación del yacimiento de Kaldar, en el actual estado de Irán. Fuente: Scientific Reports.

El yacimiento de Jebel Faya, situado muy cerca del estrecho de Ormuz, contiene datos sobre la presencia de nuestra especie en esa región, que llegan hasta los 125.000 años. Aún asumiendo el error normal de cualquier datación, esa fecha sugiere que la expansión de Homo sapiens por el sur de la península de Arabia fue muy rápido. Si añadimos los datos de la cueva de Daoxian, en el sur de China, con una cronología mínima de 80.000 años, podemos imaginar el éxito de nuestra especie en su movimiento migratorio por el sur de Eurasia. La colonización de Australia no llegaría hasta hace algo más de 40.000 años (yacimiento de Mungo). Para llegar a este continente fueron necesarios ciertos conocimientos de navegación y varios saltos entre islas vecinas. Sorprende que en tan poco tiempo fuéramos capaces de mejorar nuestra tecnología hasta el punto de aprender el arte de navegar.

En Europa se conoce muy bien el recambio de los neandertales por las poblaciones de Homo sapiens, que ha ocupado a docenas de investigadores durante décadas. Sin embargo, la sustitución de las poblaciones asiáticas sigue siendo una asignatura pendiente. Quizá las poblaciones de Homo erectus (y tal vez los de otras especies no reconocidas) ofrecieron menos resistencia que los neandertales. No lo sabemos. Pero no podemos olvidar la hipótesis (sugerida en el post anterior) de que los neandertales se hubieran expandido hasta lugares remotos de Eurasia. Las excavaciones realizadas en la cueva de Kaldar (Irán), situada en el valle de Khorramabad de los montes Zagros, están ofreciendo resultados sumamente interesantes en esa dirección. Los resultados de este proyecto acaban de ser publicados en la revista Scientific Reports por un equipo de científicos de Irán, liderados por Behrouz Bazgir, y del Institut Català de Paleoecologia Humana i Evolució Social (IPHES) de Tarragona. Aunque se trata de resultados todavía preliminares, el yacimiento plantea los mismos problemas debatidos por los expertos en numerosos yacimientos de Europa sobre la sustitución de las poblaciones autóctonas por miembros de nuestra especie.

Selección de herramientas de piedra del nivel 4 de Kaldar, atribuidas a Homo sapiens. Fuente: Scientific Reports.

Las dataciones del nivel 4 de la cueva de Kaldar superan los 50.000 años. Ese nivel contiene evidencias de la transición de humanos que fabricaron una industria lítica similar a la ideada por los neandertales (Mousteriense) a nuevos grupos fabricantes de herramientas muy parecidas a las que utilizaron en exclusiva los miembros de Homo sapiens en Europa (Auriñaciense). Aunque los arqueólogos no han encontrado restos humanos, la transición tecnológica del nivel 4 es muy evidente. Los datos medioambientales de esa época no sugieren cambios importantes, que obligaran a los antiguos pobladores a dejar paso libre a los miembros de Homo sapiens. Se abre pues un nuevo capítulo de la historia de nuestra especie, esta vez muy lejos de Europa. Cabe pensar que la resistencia de los neandertales no solo sucedió en el Corredor Levantino y en Europa. La fortaleza y resistencia de esta especie puede inferirse en lugares como la cueva iraní de Kuldar, mientras que en esa misma época algunos miembros de nuestra especie se hacían a la mar para colonizar Australia.

José María Bermúdez de Castro

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Nuevos y sorprendentes hallazgos en China

La semana pasada tuvimos noticia de la existencia de dos nuevos cráneos fósiles humanos procedentes del yacimiento de Xuchang, situado en la provincia de Henan, en el centro este de China. Los investigadores Zhan-Yang Li y Erik Trinkaus han liderado el estudio de estos cráneos, que se ha publicado en la revista Science y en el que han participado nuestros colegas Xiu-Jie Wu y Liu Wu, del Instituto de Vertebrados de Paleontología y Paleoantropología (IVPP) de Pekín. Es agradable ver como se enriquece el registro fósil humano. Cada nuevo ejemplar representa la pieza de un puzzle, que tardaremos mucho tiempo en completar. Hace un par de años tuvimos ocasión de ver los restos originales, aún sin reconstruir, en nuestra visita anual al IVPP.

Cráneos de Xuchang. La reconstrucción de los cráneos ha sido realizada en el Institut of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology (IVPP), Beijing. Imagen tomada de www.redorbit.com.

Los cráneos de Xuchang se han reconstruido a partir de fragmentos hallados en el yacimiento entre 2007 y 2014. El cráneo 1 está algo más completo, aunque solo conserva el neurocráneo. No hay restos ni de la cara ni de la mandíbula. El cráneo 2 apenas conserva la parte posterior del neurocráneo. Es una pena no disponer de información sobre el cráneo facial, porque la evolución de la forma de la cara es uno de los temas pendientes en evolución. La datación de estos restos humanos ha sido calibrada mediante el método de la luminiscencia en granos de cuarzo entre 105.000 y 120.000 años. Este es uno de los métodos más fiables del momento, y las fechas encajan perfectamente tanto con los restos fósiles de animales como con la industria lítica. Un contexto aparentemente perfecto, que no ofrece dudas. Así que estos humanos de China pudieron vivir a finales del Pleistoceno Medio, en una época cálida de transición hacia las últimas glaciaciones del planeta.

Los autores del trabajo nos explican que los cráneos tienen un aspecto primitivo, pero hacen notar ciertas similitudes con los Neandertales tanto en el occipital como en el oído interno. Las técnicas modernas de micro-TC (microtomografía axial computarizada) permiten el “milagro” de estudiar con detalle estructuras internas a las que hace tan solo unos años nadie tenía acceso. La radiografía convencional no tiene la resolución suficiente como para lograr esos detalles. Junto a esos caracteres, Li y sus colegas ofrecen las estimaciones del tamaño del cerebro del cráneo 1 de Xuchang, que se acerca a los 1.800 centímetros cúbicos. Si sus estimaciones son correctas, el cráneo Xuchang 1 se encuentra en el extremo más alto tanto de los Neandertales como de las poblaciones de nuestra especie. Recordemos que el promedio del volumen de Homo sapiens es de unos 1.350 centímetros cúbicos. El dato del cráneo de Xuchang demuestra una vez más que la expansión del tamaño de cerebro pudo ser un carácter con selección positiva independiente en muchas poblaciones de homininos tanto de África como de Eurasia.

No es la primera vez que los científicos señalan la presencia de rasgos neandertales en fósiles de China. Tampoco es la primera vez que se sugieren posibles conexiones entre Europa y el este de Asia. Desde nuestro equipo defendemos que tanto Asia como Europa fueron colonizadas en diferentes momentos, por poblaciones que procedían del suroeste de Asia, donde los neandertales estuvieron viviendo durante miles de años. Recuerdo la frase de un colega británico, Robin Dennell, cuyo cerebro guarda una verdadera enciclopedia de datos sobre el contexto de todos los yacimientos de Eurasia. Robin explicó en cierta ocasión que, “según los datos que maneja, los neandertales llegaron a bañarse en el Pacífico”. Una forma divertida de señalar que la expansión de Homo neanderthalensis pudo ser mayor de lo que imaginamos. Si los miembros de esta especie ocuparon la cueva de Denisova, en Siberia, es posible que llegaran hasta el actual estado de China e hibridaran con los homininos que ocupaban esta vasta región de Eurasia.

Esta hipótesis se podrá contrastar gracias a los estudios de ADN antiguo. Sabremos entonces si la colonización de Asia sucedió fue un evento único protagonizado por la especie Homo erectus, como ha sostenido la ciencia oficial durante muchos años. Por el contrario, la gran variabilidad de los homininos de China podría deberse tanto a su colonización en diferentes momentos, como a la mezcla entre poblaciones del este y el oeste de Eurasia durante el Pleistoceno Medio.

José María Bermúdez de Castro

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