La Paleontología molecular se abre paso

La conservación de ADN de especies que vivieron hace miles de años parece de ciencia ficción. Al menos es lo que pensábamos hace un par de décadas. Pero se consiguió lo que parecía imposible en restos neandertales. Es más, se alcanzó cumbre en el yacimiento de la Sima de los Huesos de la sierra de Atapuerca, cuando se logró obtener primero el ADN mitocondrial y más tarde el ADN nuclear en humanos que vivieron hace más de 400.000 años. Quién sabe hasta donde se puede llegar, aunque sería fantástico poder completar lo que se sabe hoy en día sobre el ADN de los neandertales o de los enigmáticos denisovanos. El estudio del ADN antiguo está tomando un papel muy relevante en la reconstrucción de la historia evolutiva de nuestros ancestros del Pleistoceno Medio y Superior, apoyando hipótesis propuestas a partir de estudios morfológicos, y situando en el tiempo las divergencias de diferentes linajes humanos.

Pero los expertos en ADN antiguo no están conformes. Querían más y lo han conseguido. Desde hace algún tiempo se perseguía la “quimera” de encontrar el ADN dejado en los antiguos lugares de habitación, a la postre transformados en yacimientos arqueológicos y paleontológicos. Los humanos que visitaron o habitaron ciertos espacios dejaron el rastro de su ADN, como lo hacemos nosotros cada día allí donde nos encontremos. La orina, las heces, el sudor, la piel, etc. contiene células y, por tanto, ADN en cantidades muy notables. Incluso, la degradación de un cadáver puede hacer que mucho de su ADN se transfiera a los sedimentos que lo llegaron a cubrir. Parece complicado que el ADN permanezca inalterado el tiempo necesario, pero no imposible. Cabe pues la posibilidad de conseguir pruebas de la presencia de cualquier especie, aunque hayan transcurrido miles de años.

Especies detectadas en varios yacimientos del Pleistoceno gracias a la obtención de ADN en sus sedimentos. Fuente: Science-News.com

Matthias Meyer, Viviane Slon, Charlote Hopfe y otros genetistas del Departamento de Genética Evolutiva del Instituto Max Planck llevan casi tres años recolectando muestras de sedimentos de diferentes yacimientos de Europa, y ensayando técnicas para intentar detectar ese ADN que nos dejamos por todas partes. Su constancia ha tenido éxito. La semana pasada publicaron en la revista Science sus primeros y espectaculares resultados, tanto de esas muestras como de otras que se habían tomado hace años para realizar dataciones de los yacimientos. Podemos decir que estos investigadores han cruzado la frontera del conocimiento de su ámbito científico y han entrado en una nueva dimensión. Por descontado, las condiciones óptimas para la conservación del ADN no se dan en todos los yacimientos. El exceso de temperatura o ciertos procesos químicos son capaces de eliminar cualquier rastro orgánico. Así que el nuevo método no será la panacea para resolver todos los enigmas del último medio millón de años. Pero no cabe duda de que en un par de décadas el avance habrá sido espectacular.

Por el momento, los genetistas de Max Planck han conseguido detectar ADN mitocondrial en muestras de sedimentos de los yacimientos de finales del Pleistoceno Medio y del Pleistoceno Superior de Les Cottés (Francia), Trou Al´Wesse (Bélgica), El Sidrón (España), Denisova y Chagyrskaya (Rusia) y Vindija (Croacia). Los resultados han sido negativos, por el momento, en las muestras tomadas en el yacimiento de la cueva de Arago (Pleistoceno Medio de Francia). Las especies detectadas se muestran en la figura que acompaña el texto, y que los autores de la investigación publican en la revista Science.

El yacimiento de El Sidrón, en Asturias, es ya una de las referencias de estas investigaciones, por la extraordinaria conservación de los restos neandertales que atesora, y por el ejemplar método de extracción de los fósiles en condiciones de asepsia. La ausencia de restos de otras especies en el yacimiento de El Sidrón ha vuelto a ser demostrado por este nuevo estudio, en el que solo se ha encontrado ADN de homininos. La otra referencia se encuentra en Siberia. El hallazgo de ADN de neandertales y de denisovanos en las cuevas de Chagyrskaya y Denisova sugiere que las dos poblaciones pudieron alternarse en la ocupación del valle donde se encuentran estos lugares. La hibridación de los dos grupos humanos es una hipótesis a contrastar en el futuro, gracias precisamente al estudio del ADN conservado en estas cavidades. La identidad de los denisovanos no se conoce, pero apostaría por su estrecha relación con la especie Homo erectus. Dada la situación de los montes Altai, en Siberia, no sería extraño que hubieran sido ocupados por grupos relacionadas con las últimas poblaciones de Homo erectus de Asia, que entraron en contacto con los neandertales. Todo ello se podrá ir conociendo gracias al avance de la Paleontología molecular, que hace 30 años se planteaba como una posibilidad de futuro. Pues bien, el futuro ya está aquí.

José María Bermúdez de Castro

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California, “el sueño americano”

Quizá sea una casualidad, quizá no, pero las dos revistas científicas de mayor impacto suelen publicar artículos de un mismo ámbito en la misma semana. El miércoles 26 de abril la revista Nature daba a conocer la espectacular noticia sobre la posible colonización del continente americano más de 100.000 años antes de la fecha conocida hasta entonces. Pocas horas después, la revista Science nos explicaba el sorprendente hallazgo de ADN de diferentes especies (incluida la de los neandertales) recuperados de sedimentos de varios yacimientos europeos. El primero de esos trabajos ha hecho temblar los cimientos de un paradigma bien consolidado. El segundo representa un avance más allá de las fronteras del conocimiento, pero su repercusión mediática ha sido menor. Sin embargo, y en mi opinión, el artículo publicado en Science tendrá un largo recorrido y poco a poco cambiará el “paisaje” que conocemos sobre la evolución humana. El artículo publicado en la revista Nature, en cambio, podría terminar en el baúl de los recuerdos. Reflexionemos hoy pues sobre éste último.

Los expertos que trabajan en el apasionante tema de la primera colonización del continente americano han debatido con ardor sobre la fecha de la entrada de Homo sapiens por Beringia. Los defensores de una cronología temprana consideran que ese hecho se produjo hace poco menos de 30.000 años. La semana anterior comentaba en este mismo blog los hallazgos en uno de los yacimientos de las cavidades Bluefish, en Canadá. El dato cronológico más antiguo de este yacimiento sitúa la presencia de Homo sapiens en América del norte en unos 24.000 años. Los autores del último trabajo sobre este yacimiento, Lauriane Bourgeon, Arian Burke y Thomas Higham, consideran que los miembros de nuestra especie quedaron aislados durante varios miles de años en Beringia debido a las masas de hielo formadas durante la última glaciación del Pleistoceno. Solo cuando las condiciones climáticas lo permitieron, aquellas poblaciones fueron capaces de progresar hacia el sur. Muchos yacimientos americanos, incluyendo el de Monteverde (Chile) sugieren que esa progresión fue rápida y comenzó hace unos 15.000 años.

Excavación en el yacimiento de Cerutti Mastodon. Fuente: earthmagazine.org

El hallazgo en el yacimiento de Cerutti Mastodon, situado cerca de la ciudad de San Diego a relativamente poca distancia de la actual frontera entre los Estados Unidos de América y México, indican una colonización en torno a los 130.000 años, sino antes. En efecto, de ser correctas las conclusiones de Steven R. Holen y los demás autores que firman el artículo de Nature, alguna especie humana penetró por Beringia hace mucho tiempo. Tal vez durante el Pleistoceno Medio, o puede que antes. Por supuesto, la fecha de 130.000±9,4 años obtenida en Cerutti Mastodon descarta que Homo sapiens fuera la especie pionera de América. En esa fecha aún no habíamos salido de África, de acuerdo con la información disponible hasta el momento. Así que quienes hayan quedado convencidos por las evidencias presentadas en la revista Nature tendrán que proponer hipótesis sobre la identidad de los autores del yacimiento de Cerutti Mastodon ¿Tal vez Homo erectus, los misteriosos Denisovanos, o quizá alguna especie desconocida?

Para contrastar la hipótesis de una colonización tan temprana será necesario que se encuentren nuevos yacimientos de esa época en el continente americano, a ser posible con evidencias más convincentes, incluyendo restos fósiles humanos. Al menos, sería deseable que se encontraran herramientas de piedra, fabricadas siguiendo algún tipo de tecnología (achelense, musteriense, etc.). Bastaría quizá con encontrar yacimientos arqueológicos de algo más de 130.000 años en Siberia en latitudes superiores a los 60 grados. Recordemos que el yacimiento de Denisova se localiza en un valle de clima favorable, situado a unos 51º de latitud norte. Para encontrar yacimientos localizados más hacia el norte hay que llegar hasta fechas mucho más recientes, dejados por la actividad de Homo sapiens. Por descontado, una travesía marítima de Homo erectus a través del Pacífico no es una opción.

Me pregunto si tenemos que cambiar de paradigma por una publicación de la revista Nature, en la que se describen posibles martillos y yunques de piedra, además de poco más de 300 restos fósiles de un mastodonte descuartizado con huellas de la percusión de esos martillos. En Ciencia tenemos que tener la mente abierta, siempre a la expectativa de nuevos descubrimientos. Pero también hay que ser exigentes y procurar de manera proactiva que los descubrimientos sean repetibles, sea cual fuere su naturaleza. En el caso que nos ocupa, tendremos que aguardar a que se produzcan nuevos hallazgos en el mismo lugar o en otros, con evidencias algo más sólidas. Cuando eso suceda los expertos cambiarán el paradigma del primer poblamiento de América; pero no antes.

José María Bermúdez de Castro

 

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La sorprendente capacidad de adaptación de Homo sapiens

Los yacimientos de Bluefish se localizan en el territorio de Yukón, en el norte de Canadá. Desde el punto de vista geográfico, estos yacimientos se sitúan en la región oeste de un territorio conocido como Beringia, que incluye el extremo localizado más al noroeste de Eurasia y el extremo ubicado más al noreste de América del Norte. Durante la última gran glaciación del Cuaternario, las dos regiones formaban un puente de cientos de kilómetros de ancho y una altitud que llegaba a los 200 metros. Se extendía desde el río Lena en Siberia hasta el río Mackenzie en América del Norte. Esta inmensa región estuvo unida desde hace más de 25.000 años, hacia finales del Pleistoceno Superior, hasta la llegada del Holoceno hace unos 11.000 años. La capa de hielo se fundió y las dos regiones quedaron finalmente separadas por el estrecho de Bering. No obstante, la profundidad del estrecho es muy somera y las dos regiones han compartido desde hace miles de años una evolución biológica tanto de sus poblaciones humanas como la de otras especies, así como la unidad cultural de sus habitantes.

Localización de los yacimientos de Bluefish. Fuente: Daily Mail.

Uno de los yacimientos del conjunto de tres cuevas de Bluefish fue excavado por Jacques Cinq-Mars entre los años 1977 y 1987. El registro arqueológico obtenido por Cinq-Mars estaba formado por restos óseos de herbívoros y herramientas de piedra. Las primeras dataciones obtenidas mediante el método de 14C dieron cifras de unos 25.000 años antes del presente. Esas cifras eran congruentes con la presencia de miembros de nuestra especie en toda la región de Beringia y suponían, en la práctica, la primera ocupación de América del Norte en esa época. Sin embargo, esa cifra colisionaba con los datos de otros yacimientos americanos situados más al sur, que no superaban los 14.000 años de edad. La conocida “Cultura de Clovis” se consideraba como la más antigua de América, junto con la “cultura Monteverdina” del yacimiento de Monteverde, en Chile, datado en 14.800 años. Según estos datos, la colonización de toda América ocurrió en un lapso de tiempo increíblemente corto.

El debate sobre la colonización de América por nuestra especie tiene muy poco eco en Europa. Aquí hemos discutido sobre un primer poblamiento de nuestro continente en torno al medio millón de años, mientras que en la actualidad ese debate llega hasta 1,5 millones de años. Así que la confrontación que mantienen nuestros colegas del otro lado del Atlántico nos parece un tema menor. Obviamente, las cosas son relativas. Para nuestro colegas ese debate tiene una enorme importancia. Los congresos con esa temática y los artículos científicos se suceden. El último ha sido publicado en el número de enero de 2017 de la revista PLOS ONE por Lauriane Bourgeon, Arian Burke y Thomas Higham.

Resto de caballo (Equus lambei) y de reno (Rangifer tarandus) de la Cueva II de Bluefish con marcas de descarnado. Fuente: PLOS ONE.

Esto investigadores analizaron un total de 36.000 restos fósiles de diferentes especies de mamíferos recuperados de los yacimientos de Bluefish, que incluyen mamuts, caballos o caribúes, todos ellas adaptadas a zonas esteparias pero habitables. La gran mayoría de los especímenes acumulados en los yacimientos de las cuevas de Bluefish fueron cazados por lobos y leones, aunque también hay presas de zorros. Pero los humanos estuvieron allí, como lo demuestra el hallazgo de cientos de artefactos líticos y las marcas de descarnado de muchos de los restos óseos. Las dataciones realizadas por Ariane Burke ofrecen un rango de edades de 14C de entre 10.500 y 19.650 años. Una vez realizadas las oportunas calibraciones de estos datos, el rango real de estancia de los humanos en Bluefish se puede fijar entre 12.000 y 24.000 años. En otras palabras, se confirma la antigüedad que establecieron los investigadores pioneros en el estudio de estas cuevas.

¿Existe pues un conflicto real para la época de la primera colonización de América? No necesariamente. La hipótesis de una colonización temprana puede compatibilizarse con la de un poblamiento más tardío. Para ello, debe admitirse un estancamiento de la primera colonización. Esto es, los pobladores de esta región de Siberia y América del Norte habrían quedado atrapados en Beringia, una región habitable durante miles de años. El contingente de población habría sido pequeño, dada la escasez de recursos, pero suficiente como para haber sobrevivido nada menos que durante 12.000 años aislados en esta región. Solo después de la retirada del hielo, poco antes de finalizar el Pleistoceno, estas poblaciones podrían haber progresado por la costa oriental de América, hasta alcanzar la Patagonia en unos pocos cientos de años.

Aparte de estas controversias de nuestros colegas americanos, lo que más nos sorprende es que nuestra especie fuera capaz de adaptarse en tan solo unos 25.000 años a vivir en zonas de fríos intensos, consumiendo alimentos fuertemente estacionales y soportando variaciones extremas en la cantidad de luz solar. Hace 50.000 ya nos habíamos instalado en el sur de China, Indonesia y Australia, por ejemplo, pero no tardamos en colonizar todo el norte de Eurasia en un tiempo record. Hace 25.000 años encontramos nuestro rastro en Siberia y en el norte del continente americano, cazando mamuts y renos, con escasos vegetales para incluir en la dieta. Es muy probable que la hibridación con las poblaciones autóctonas (bien adaptadas desde hacía miles de años) nos permitió conseguir los genes que necesitábamos para lograr esa proeza.

José María Bermúdez de Castro

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