Francis en #rosavientos: Humanos modernos y neandertales se cruzaron hace 100.000 años

Dibujo20160220 neanderthal woman - pinterest com

Ya está disponible el audio del podcast de Eureka, mi sección en La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Como siempre, una transcripción, unos enlaces y algunas imágenes.

Se pensaba que los primeros cruces entre neandertales y humanos modernos ocurrieron fuera de África hace entre 47.000 y 65.000 años. Un nuevo estudio publicado en Nature retrasa esta fecha hasta hace unos 100.000 años. Esta sería la primera evidencia genética de que los humanos modernos migraron fuera de África hace 100.000 años. Todo indica que los humanos modernos y los neandertales se cruzaron múltiples veces a lo largo de muchos miles de años. Varios autores de este estudio son españoles, destacando Sergi Castellano y Carles Lalueza-Fox.

El artículo es Martin Kuhlwilm et al., “Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals,” Nature, AOP 17 Feb 2016, doi: 10.1038/nature16544.

Más información divulgativa en José María Bermúdez de Castro, “El complejo puzzle de la expansión de Homo sapiens”, Reflexiones de un primate, 17 Feb 2016; “El cruce de humanos modernos y neandertales se adelanta 35.000 años”, Agencia Sinc, 17 Feb 2016; Miguel G. Corral, “Neandertales y ‘sapiens’, una historia de amor de hace 100.000 años”, Ciencia, El Mundo, 17 Feb 2016; Judith de Jorge, “El primer encuentro sexual de neandertales y sapiens”, Ciencia, ABC, 17 Feb 2016; y otras fuentes. En una línea más general recomiendo a José María Bermúdez de Castro, “El legado genético de los neandertales”, Reflexiones de un primate, 15 Sep 2015; “Ocho apellidos neandertales”, Reflexiones de un primate, 23 Jun 2015.

Dibujo20160221 Refined demography of archaic and modern humans Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals nature16544-f3

Los estudios de ADN antiguo indican que entre los humanos modernos y los neandertales hubo encuentros sexuales que dieron lugar a descendientes fértiles. La morfología de sus huesos indica que son especies muy diferentes. ¿Cómo es posible que se pudieran hibridar? Ciertamente para un antropólogo es muy fácil diferenciar entre restos fósiles de un neandertal y de un humano moderno. Sin embargo, la hibridación genética muchas veces deja pocas marcas visibles en la morfología ósea. Hay que recordar que todas las especies próximas en el árbol evolutivo, que comparten un ancestro común, pueden tener cruzamientos exitosos que, al menos en algunos casos, den lugar a descendientes fértiles. Esta posibilidad disminuye a medida que aumenta la distancia genética entre las especies. Se estima que el ancestro común de los neandertales (Homo neanderthalensis) y los humanos modernos (Homo sapiens) tiene una antigüedad de unos 600.000 años. Esta distancia es suficiente para que sea posible una hibridación exitosa. Por ello, hay restos de genoma neandertal en las poblaciones de humanos en Europa, Asia y Australia, pero muy poco en los africanos. El porcentaje depende de la región de origen, pero se estima que cerca del 3% de nuestros genes son heredados de los neandertales. Aunque estos humanos ya están extinguidos, parte de su genoma pervive en el nuestro.

Dibujo20160221 Haplotype ages inferred by ARGweaver on simulated data Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals nature16544-sf5

Se pensaba que ocurrieron fuera de África hace unos 60.000 años. Sin embargo, un nuevo estudio genético afirma que en Siberia este cruce ya ocurrió hace unos 100.000 años. ¿Por qué ocurrieron tan pronto estos encuentros sexuales? La hibridación entre humanos modernos y neandertales se pensaba que ocurrió hace entre 47.000 y 65.000 años coincidiendo con la expansión de los humanos modernos desde África hacia Europa por el llamado Corredor Levantino, a través de Egipto, Israel, Siria, Jordania y Turquía. Sin embargo, esta semana se ha publicado en la revista Nature un artículo liderado por el famoso paleogenetista Svante Pääbo, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva (Alemania), con varios españoles de coautores, como Sergi Castellano y Carles Lalueza-Fox, que muestra evidencias genéticas de que los humanos modernos se cruzaron con los neandertales hace unos 100.000 años en las montañas siberianas de Altai, situadas cerca de la frontera entre Rusia y Mongolia. Se estima que compartimos entre un 1% y un 2% de los genes. Aunque las poblaciones humanas modernas se extendieron a través de Eurasia tras su salida de África hace unos 65.000 años, el nuevo estudio es la primera evidencia genética de que los humanos modernos migraron fuera de África mucho antes, hace unos 100.000 años, unos 45.000 años antes de lo que se pensaba. Los humanos modernos se dividieron en al menos dos grupos hace unos 200.000 años, uno que emigró hacia Asia y otro que permaneció en África. El primer grupo dejó su huella genética hace unos 100.000 años en los neandertales encontrados en Altai.

Dibujo20160221 Distinguishing between two scenarios of introgression into archaic humans Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals nature16544-f2

La molécula de ADN se degrada con el tiempo. ¿Cómo es posible estudiar el ADN de fósiles de hace 100.000 años? En los estudios de paleogenómica se usan dos tipos de ADN, el nuclear, que se encuentra en el núcleo de nuestras células, y el mitocondrial, que se encuentra en las mitocondrias, los orgánulos encargados de suministrar la energía a nuestra células. La reconstrucción de ADN nuclear fósil se ha logrado hasta hace unos 50.000 años, por ejemplo, el genoma neandertal que se publicó en 2010 gracias al trabajo del equipo de Svante Pääbo del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, tenía unos 38.000 años. Sin embargo, con el ADN mitocondrial fósil, que es más corto y hay más copias en las células, se ha llegado a alcanzar unos 430.000 años de antigüedad. En el nuevo trabajo publicado esta semana se han comparado cuatro genomas completos de humanos. Los genomas de un neandertal y de un denisovano de las montañas de Altai, y los genomas de dos humanos modernos de África, que no presentan genoma neandertal en su ADN. También se han estudiado las secuencias del cromosoma 21 de dos neandertales, uno de España (de la cueva del Sidrón en Asturias) y otro de Croacia. Se han encontrado secuencias de ADN de humanos modernos en la secuencia del neandertal de Altai, pero no se han encontrado en el denisovano de Altai ni tampoco en los neandertales europeos. Destaca un fragmento del cromosoma siete donde se encuentra el gen FOXP2, que está relacionado con el lenguaje; dicho gen no se ha detectado en los neandertales europeos.

Dibujo20160221 Homozygous segments on chromosome 21 Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals nature16544-f4

Se han observado genes compartidos por los humanos modernos y los neandertales de Siberia, pero que no tienen los de Europa. ¿Cómo se puede fechar la hibridación en hace unos 100.000 años? Para estimar la fecha de la hibridación se ha realizado un estudio de genómica comparada que permite reconstruir su historia evolutiva. En cada generación se mezclan fragmentos de los cromosomas que provienen del padre y de la madre, lo que va alterando la longitud de dichos fragmentos. Midiendo la longitud de estos fragmentos los genetistas pueden atribuir una fecha a dicho cruzamiento entre ambas especies. El resultado es que hay pruebas de que los humanos modernos se hibridaron con los antepasados ​​de los neandertales de Altai hace unos 100.000 años. Por tanto, las secuencias modernas de ADN humano en el neandertal de Altai indican que un grupo humano moderno se separó de forma temprana de los grupos africanos hace unos 200.000 años y emigró a través del Cuerno de África hacia la Península Arábiga, y de allí hacia Asia hace unos 120.000 años. Por supuesto, hay hibridación entre los denisovanos y con los neandertales europeos, pero según el estudio de genómica comparada ocurrió mucho más tarde, hace unos 40.000 años, tras la entrada de los humanos modernos en Europa a través del Corredor Levantino.

Dibujo20160221 Divergence and heterozygosity in the Altai Neanderthal and Denisovan genomes Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals nature16544-f1

La hibridación entre especies cercanas, como los neandertales y los humanos, acarrea ventajas de tipo evolutivo, pero también desventajas, pues los neandertales acabaron extinguiéndose. ¿Qué ventajas y desventajas nos aportó esta hibridación? Los cruzamientos entre especies cercanas incrementan la variabilidad genética y permiten una mejor adaptación al medio. Sin embargo, lo que pudo ser bueno hace 100.000 años, cuando neandertales y humanos modernos empezaron a hibridarse, puede que ahora sea perjudicial, pues han cambiado muchos las circunstancias ambientales en el siglo XXI. Varios estudios apuntan desventajas como ciertos trastornos de la piel, la tendencia a la obesidad o la tendencia a la depresión. Pero lo importante es que también aportan ventajas como ciertas “armas biológicas” que nos permitieron avanzar en sus territorios de caza y que permitieron nuestro predominio de Eurasia y mucho más tarde en las Américas. El humano moderno estaba adaptado a la vida en África y la mayor parte de Eurasia está por encima del paralelo de 40º. Para conquistar estas latitudes los cazadores y recolectores provenientes de África se beneficiaron de la genética de los neandertales. Nuestro sistema inmunitario contiene genes heredados de los neandertales. También otros genes, como el gen EPAS1, que se encuentra en el genoma de los denisovanos; este gen, muy frecuente en los tibetanos, mejora la capacidad de transporte de oxígeno hacia las células del cuerpo y ha favorecido la vida altitudes de unos 4.000 metros. Gracias a las hibridaciones hemos alcanzado una mayor diversidad genética que ha hecho posible la ocupación de territorios hostiles para los primeros sapiens africanos.

Dibujo20160221 Main G-PhoCS demographic inference Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals nature16544-sf6

Los humanos modernos y los neandertales comparten un ancestro común. ¿Se han identificado restos fósiles de dicho eslabón perdido de la evolución? Muchos paleoantropólogos españoles que trabajan en Atapuerca, Burgos, han ofrecido la hipótesis de que el último ancestro común de los humanos modernos (Homo sapiens) y de los neandertales (Homo neanderthalensis) fue Homo antecessor, cuyos restos encontrados en la Gran Dolina de Atapuerca, Burgos, se fechan en unos 850.000 años de antigüedad. De hecho, en la Sima de los Huesos de Atapuerca se han encontrado humanos y neandertales con unos 430.000 años de antigüedad. Sin embargo, hay muchos paleoantropólogos que no están de acuerdo con esta hipótesis y el ancestro común de estas dos especies se sigue buscando.

Dibujo20160221 Table Shared derived alleles Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals nature16544-st1

Durante los últimos dos millones de años convivieron en África varias especies de humanos (género Homo). ¿Se sabe si hubo hibridación entre estas especies? Algunos paleoantropólogos defienden dicha tesis en el macro de la llamada teoría multirregional. Según esta idea hubo una hibridación frecuente entre todas las poblaciones de humanos africanas y eurasiáticas. Gracias a ello hay una cierta continuidad evolutiva desde los humanos más arcaicos hasta las poblaciones modernas. Las investigaciones sobre el ADN antiguo que han demostrado la hibridación entre humanos modernos y neandertales no aportan información sobre la posible descendencia fértil de los humanos modernos y otros grupos de humanos más arcaicos, como los Homo erectus. La paleogenética es un campo que está revolucionando todo lo que sabemos sobre la evolución de los humanos, pero se trata de investigaciones muy difíciles de realizar conforme nos alejamos en el tiempo. Nuestro genoma es el resultado de la evolución durante millones de años. Como europeos, todas nuestras células contienen ADN neandertal y también deben contener ADN de otras especies del género Homo que quedaron atrás. Pero la paleogenética no ha podido (por el momento) descubrir cuáles son esos genes. El equipo de Svante Pääbo del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, firme candidato al Premio Nobel por sus estudios del genoma de los neandertales, no para de ofrecernos sorpresas sobre nuestra evolución. Hay que recordar que solo tenemos material genético de 13 neandertales. Conforme vayamos logrando más material genético iremos desvelando más secretos del origen evolutivo de todos nuestros genes.


28 Comentarios

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VidalB

Muy interesante artículo, reconozco que lo tengo que releer para captar todas las ideas y gráficas. pero también reconozco que lo que me llamo inicialmente la atención sobre el enésimo ( y no es peyorativo) articulo sobre posible cruce con neandertales es la foto de esa Shakira neandertaloide. Lo siento. Sospecho que se ha hecho a partir de una foto de la artista. felicidades porque cumplió su objetivo, enganchar! ( ¿ y un Piqué neandertal?)

Pedro Mascarós

La verdad que ya era hora de que se empezaran a hacer maquetas de homínidos con expresiones faciales más suaves y reales, y no esas caras de bestias pardas serias o inexpresivas.

J.DiazJ.Diaz

Bromas aparte.

Creo que hay un error de conepto, dice usted “adelanta” cuando lo cierto es que sucedio antes, es decir. que si las “fechas” son 35.000 años antes, adelanta con es correcto, creo yo.
Decir “retrasan” tampoco seria correcto por su sentido de “tradar mas”, supongo que se deberia decir “sucedio x años antes” se retrotraen” etc.

J.DiazJ.Diaz

De nada, lamento que sea una traduccion mala, supongo. Que le vamos a hacer. SUpongo que por eso se leen y se oyen tantas cosas que le dan diez patadas al lenguaje, y eso que soy ignorante.
Saludos.

DurrutiDurruti

Muy buen resumen Francis. La paleogenética se está demostrando como una herramienta potentísima en antropología.
Una reflexión: una definición clásica de especie (entre otras) es que son individuos de la misma especie aquellos que tienen descendencia fértil. ¿Por qué decimos que un neandertal y un sapiens son de distintas especies y un caniche y un mastín son de la misma? Quizá haya que repensar esto.

Francisco R. Villatoro

Durruti, algunos paleoantropólogos hablaban de “Homo sapiens sapiens” y “Homo sapiens neanderthalensis” como dos subespecies, pero hoy en día la mayoría prefiere separar “Homo sapiens” y “Homo neanderthalensis” en dos especies. Hay que entender que la hibridación ocurrió, pero como hecho excepcional, como ocurre con la hibridación de perros y lobos, por ejemplo.

DurrutiDurruti

Precisamente por eso: los perros son solo una subespecie (Canis lupus familiaris) del lobo (Canis lupus).
Y por otro lado, quizá tampoco parece muy claro que la hibridación sea excepcional si todos los euroasiáticos tenemos genes neandertales.

wachovskywachovsky

todos los euro asiáticos podríamos tener genes de brontosaurio y stegosaurio, pero entre brontosaurio y stegosaurio que eran reptiles o las más gigantes aves sobre el planeta, un producto único de la Tierra, entre ambas especies no prosperaba la hibridación, entonces de donde venimos? de dónde vienen esos genes? Además de venir de la placenta, ovocito y anterozoide podríamos empezar a pensar que los ácidos nucleicos codificados en genes tienen la sduficviente plastiformia como para cambiar, mutar, asemejarse y hasta volverse idénticos a otros genes presentes en un paramecio o en una cianobacteria, no sería algo tan descabellado pensarlo así y poder superar a Lynn Margulis.

wachovskywachovsky

La suficiente flexiva plastiformia cual alfabeto de cuatro variables, un assembler del nitrógeno y los amino ácido nucleicos

wachovskywachovsky

La suficiente flexiva plastiformia cual alfabeto de cuatro variables, un assembler del nitrógeno y los amino-ácido nucleicos.

VISIONLABVISIONLAB

Siempre ha habido científicos que han clasificado a los neandertales de subespecie del Homo Sapiens. Pero el consenso es que son otra especie.

wachovskywachovsky

Neandershakira? Es que parte de aquel genoma pervive en el suyo y en la cadencia de su baile primitivo de caderas. Mis disculpas por tener el mismo aparato cognitivo que tienen los demás y ver exactamente lo mismo que todos vemos.

Francisco MFrancisco M

Cada estudio que hace el genio de Svante Pääbo va destruyendo la teoría aceptada del OoA.
Primero al secuenciar el genoma del denisovano: hasta ese entonces se planteaba que el hombre salió de Africa y que no había otros homínidos en el resto del mundo salvo el Neandertahl como excepción y el cual se habría extinguido sin dar muchas explicaciones -“lo extinguió el sapiens” como respuesta más fácil que mostraba que el homínido africano no tuvo competencia, y cuando la tuvo la destruyó. Con el denisovano secuenciado ya se abrió la puerta a plantear la existencia de otros homínidos de los cuales aún no se han encontrado fósiles y que el sapiens no estaba sólo y no reemplazó a nadie facilmente.
Luego Pääbo demuestra que el ADN neanderthal sobrevive en los genes de los pueblos euroasiáticos, destruyendo la creencia hasta ese momento de que “el homínido africano del OoA no se mezcló con el resto y simplemente ocupó sus territorios desplazándolo hasta la extinción”: ahora se demuestra un contacto íntimo entre las especies (físico y cultural), una convivencia cercana de milenios y que el camino evolutivo de los africanos y los euroasiáticos se diversificó bastante -siendo el aporte de ADN neanderthal en un genoma, un parámetro básico hoy para distinguir un africano (subasahariano) de un no-africano.
Ahora finalmente, les destruye la teoría del OoA en sus números (que ya han cambiado numerosísimas veces): de la migración de hace 40K años, que luego fue llevada a 60K años (algo ya falseado por los fósiles chinos y de Israel que tienen MÁS ANTIGÜEDAD, pero que los sectarios del OoA justifican con que “son excepciones, simples muestras de “migraciones fallidas” que no habrían dejado rastro alguno”), ahora se pasa ¡¡a 120K años!!, el doble de la cifra máxima anterior planteada por los postulantes del OoA. Y hay muestra científica del contacto del sapiens con el neanderthal ya hace más de 100K años y que dicho contacto no se realizó en la puntita de la península arábiga, ahí a metros del cuerno de África (con lo que justificaban que el espacio geográfico siempre era casi el mismo, Africa, y las hibridaciones se dieron en las zonas límitrofes cercanas donde las “migraciones fallidas” convivieron con los neanderthal -hasta la gran migración de hace 40K años cuando se desparramó supuestamente el sapiens africano por el mundo), la hibridación se comprueba, por el contrario en la otra punta de mundo, no en desiertos ni llanura cálidas, sino en las estepas heladas de Rusia y Mongolia. El sapiens euroasiático tiene así una historia cada vez más extensa tras de sí, con más arraigo geográfico (esto demuestra su capacidad de adaptarse al clima frío, cosa que los seguidores del OoA le niegan y le ponen como “barrera climática” que le habría impedido acceder hasta el centro de Asia hasta recién los famosos 40K años), con más contactos con poblaciones homínidas locales, lo cual a su vez apoya científicamente la teoría de los académicos “multirregionales” que demuestran que los sapiens se han mezclado profusamente con los locales y por extenso tiempo: ya hay muestras de cruzas sapiens-neanderthal, sapiens-denisovanos, neanderthals-denisovanos, y este estudio también aportó las pruebas de cruzas entre neanderthal y “una población homínida no descubierta” (a mistery hominin population). Dicha cruza también fue comprobada en otro reciente estudio que se publicará en la AAPA: http://meeting.physanth.org/program/...isovan.html
Es increíble como los sostenedores OoA creen tener la única teoría “científicamente apta” cuando cada nuevo estudio genético les destruye parte de ella (que reescriben, tan sólo para ser refutados en el próximo estudio). Para agregar, el genoma del fósil africano más antiguo (que demostró la mezcla de los africanos del centro y este con Neanderthal, y la migración masiva euroasiática a África), los descubrimientos de fósiles sapiens en Asia (todos con datación previa a la postulada por OoA). Y creo que el “homínido misterioso” planteado por este estudio es ya el primer caso firme de que incluso lo que aún no vemos apoya la teorìa multirregional y no la OoA, y que los nuevos descubrimientos en el campo van a seguir desarmando la creencia establecida y aportando a su reemplazo por la multirregional (que a todo esto, es la teoría dominante en China: es claro, en occidente, lo “políticamente correcto” es la sobrevaloración de África y la desvalorización de todo lo euroasiático -identificado por ciertos sectarios del OoA como con tufillo a “ario”-, mientras que en China se sobrevaloran los fósiles locales, y se busca la continuidad de los primeros sapiens asiáticos con la población Han, y que el origen de la humanidad no migró de un continente lejano y atrasado a China, sino que salió de sus fronteras hacia el mundo).

VISIONLABVISIONLAB

¿Que raro que especies tan diferentes, ahora resultan que están todas en mayor o menor medida cruzadas con otras? Yo creo que esas similitudes genéticas son producto de una misma herencia de un antecesor común y no producto de la mezcla. Además entre especies no puede haber descendientes y si los hubiera serían estériles con lo cual no podrían reproducirse.

Francisco R. Villatoro

VISIONLAB, el problema es que las semejanzas y diferencias genéticas sean locales (las haya en ciertas regiones y en ciertos momentos, pero no en otros). La hipótesis de un origen ancestral no se sostiene (no es parsimoniosa).

wachovskywachovsky

Que evoluciona (aunque solo en eso y fuera de toda memetica de su aparato donador perceptivo-conductista-cognitivo).

Alexandre SousaAlexandre Sousa

Fossil na verdade é algo dificil de ser encontrado. Já pensou tivessemos registros completos de tudo que aconteceu. Tivessemos fosseis explicando a evolução de cada animal ou homem desde então tipo um quebra-cabeça infelizmente impossivel. Ai não teriamos que deduzir nada, porque todas as respostas estariam na nossa frente ou em algum sitio arqueologico a ser descoberto. Temos sorte de ter esses escassos registros que a natureza nos permitiu. Do contrario ainda estariamos acreditando no genesis da biblia.

Miguel N. MorenoMiguel N. Moreno

Buenos días, me surge una pregunta después de leer le post:
¿Sería posible que la “extinción” del Neandertal se hubiese dado como consecuencia de esta hibridación?
Me explico: Ante un ambiente con cada vez menos Neandertales y una creciente población de Sapiens, la propia descendencia entre la hibridación tendría más posibilidades de aparearse con Sapiens que con Neandertal. Esto, tras una serie de generaciones, haría que la descendencia de esta primera hibridación fuese mucho más parecido a un Sapiens que a un Neandertal.
¿Pudiese ser esta ( además de la predisposición genética del Sapiens a tener más descendencia) la causa de la desaparición del Neandertal, en lugar de la posibilidad violenta del desplazamiento de una especie sobre la otra?
Muchas gracias por su blog.

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