domingo, 1 de mayo de 2016

“NEANDERTALES Y SAPIENS…& VICEVERSA”


 ¡Atchísss!… ¡Atchuaaá!... ¡Como estoy de la alergia! Ha llegado el mes de mayo con sus largos días, sus temperaturas agradables que invitan a tumbarse al sol y sobre todo con su legión de miles de millones de diminutos pólenes de gramínea, olivo, arizónica, etc, etc…

Mi alergólogo lo tiene muy claro, mi padre es alérgico al polen, mi madre también y yo, pues eso… Y os preguntaréis qué tiene que ver el que un servidor esté estornudando por los rincones como alma en pena con los previos a las relaciones sexuales en algunos dinosaurios terópodos de mi primera entrada. O como en la segunda nuestro entrañable amigo Protoceratops andrewsi se las ingeniaba para buscar pareja con el mismo fin hace ya muchos millones de años.


Lo que yo no sabía es que allá por el Pleistoceno Superior de hace 50000 primaveras más o menos, un Homo neanderthalensis en una de esas noches locas de “tengo ganas de guerra y voy a salir del cuevero a tomar algo”, se fuera a encontrar cara a cara con una bonita Homo sapiens y que de aquel “affaire paleolítico-sexual” (Fig. 1) me vea yo ahora con cinco paquetes de kleenex en el bolsillo.



Fig. 1. Oye, ¿seguro que hemos hecho bien…? PlayGround Photo.



Pues la respuesta está en un reciente artículo publicado en Scientific American y en The American Journal of Human Genetics y que aprovechando su lectura entre reiterados estornudos, va a servir de base a mi tercera entrada en este nuestro blog:



Recreación de Neandertal moderno. Neanderthal Museum. Mettmann (Alemania) 

UN POCO DE “HISTORIA GENÓMICA”…

En mayo de 2010, tras cuatro años de trabajo, un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig al mando de Svante Pääbo, logró secuenciar el genoma perteneciente a Homo neanderthalensis, es decir determinó el orden exacto en el que se encuentran dispuestas las bases químicas del ADN (A-C-G-T, adenina-citosina-guanina-timina). A partir de muestras óseas de hembra neandertal procedentes del yacimiento croata de Vindija y de la cueva de El Sidrón en Asturias, se comparan los resultados con el genoma  humano de modernos europeos, africanos, asiáticos y de Nueva Guinea Papúa, llegando a la conclusión que nosotros, el Homo sapiens (excepto los africanos), llevamos una carga genética neandertal cercana al 2% como consecuencia de la hibridación de ambas especies hace entre 50000 y 100000 años durante el Pleistoceno Superior (Pääbo et al., 2010). 

Cuando los primeros sapiens abandonaron África hace 100000 años se encontraron con neandertales probablemente en Oriente Medio que ya llevaban allí 200000 años, llegando a convivir juntos durante 10000 años compartiendo el mismo tipo de tecnología musteriense en un espacio geográfico muy limitado (Arsuaga et al., 1996). Tras la extinción neandertal hace 30000 años, los sapiens mejor adaptados al medio quedaron como única especie del género Homo en la Tierra (Fig. 2).

 

Fig. 2. El encuentro sapiens-neandertal. Science.


Agosto de 2012, Svante Pääbo logra extraer ADN de un hueso fósil perteneciente al dedo meñique de una niña y a dos piezas dentales (Fig. 3) localizados en 2010 en la Cueva de Denisova en los siberianos Montes Altai y datados entre 30000 y 50000 años (Reich et al., 2010). Se trataba de ADN mitocondrial, material genético procedente de las mitocondrias, orgánulo citoplasmático relacionado con la respiración celular. Los resultados fueron sorprendentes, el ADN secuenciado por Pääbo no coincidía con el de los neandertales ni tampoco con el de los sapiens por lo que los denisovanos constituían una nueva especie humana. La secuencia genética mostraba que neandertales y denisovanos eran grupos humanos que se separaron de una población ancestral común después de escindirse de los humanos modernos (Pääbo et al., 2012). Mientras que los neandertales contribuyeron al ADN de todos los humanos excepto los africanos que son más sapiens, los denisovanos lo aportaron solo a poblaciones australes de Nueva Guinea Papúa, Fiji y Australia entre otras (Fig. 4).


                       Fig. 3. Piezas dentales denisovanas. Nature.


Fig. 4. El viaje de neardentales, denisovanos y sapiens. Nature.


Octubre de 2014, sobre un fósil de fémur localizado en 2008 en un depósito aluvial del río Irtysh en Siberia oriental por un buscador de colmillos de mamuth, el Broad Institute y la Universidad de Harvard americana junto con el equipo de nuestro conocido Svante Pääbo logra la secuencia completa de ADN del resto óseo. El genoma da a conocer que se trata de un viejo Homo sapiens de 45000 años, el más antiguo secuenciado hasta la fecha en un tiempo donde los neandertales habitaban Europa y parte de Asia (Fig. 5). Además el estudio reflejaba la prueba fehaciente de la hibridación entre ambas especies de 52000 a 58000 años atrás, debido a que la cantidad de ADN neandertal en el fémur estudiado era similar al de los actuales humanos (salvo los africanos) en un porcentaje entre el 2,5% en euroasiáticos y el 4% en asiáticos (Pääbo et al., 2014).


Fig. 5. Svante Pääbo con el fémur sapiens. Max Planck Institute Leipzig.

ENTRANDO EN MATERIA…

Michael Dannemann y sus colaboradores del nombrado Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva han trabajado sobre la evolución genética de los mecanismos de defensa en los humanos modernos con la adhesión de genes de nuestros antepasados neandertales y denisovanos, con la mencionada excepción de los actuales africanos, demostrando que los genes provenientes de los dos grupos extintos relacionados con actividades inmunitarias contra algunas enfermedades tienen representación en nuestro genoma (Fig. 6).


 Fig. 6. Hemos heredado de ellos. Nature.


 Recordemos que tanto neandertales como denisovanos ya habían vivido en Europa y Asia Occidental durante más de 200000 años por lo que estarían bien adaptados al medio ambiente y a los gérmenes existentes cuando Homo sapiens llegó procedente de África.


En el estudio publicado se significa que aquellas relaciones sexuales que tuvimos con ellos han influido en la diversidad genética de los genomas de hoy en día, concretamente a los tres genes de inmunidad innata que pertenecen al tipo TOLL (TLR6-TLR1-TLR10). Estos son las proteínas localizadas en la membrana de las células del sistema inmunitario y que se activan ante la presencia de bacterias, hongos o parásitos, según se publica en Max-Planck-Gesellschaft (Fig. 7).

"Estos receptores inmunes son esenciales para la obtención de respuestas inflamatorias y anti-microbianas así como para la activación de una respuesta inmune adaptativa" (Kelso, 2016).


Fig. 7. Representación de los receptores Tipo TOLL. MiSistemaInmune.

En un trabajo paralelo del Instituto Pasteur de París el genetista Quintana-Murci comparó los datos de ADN en la población actual con las secuencias genómicas de los antiguos Homo. Se centró en 1500 genes inmunes encontrando que la mayoría de las adaptaciones en los de tipo codificador de proteínas sucedieron en los últimos 6000 a 13000 años, cuando la población humana pasó de ser cazadora y recolectora a agrícola y ganadera (Quintana-Murci et al., 2016).

En palabras de Janet Kelso, coautora del estudio “las consecuencias más evidentes de esta hibridación están en la conformación de nuestra adaptación al medio, la mejora en la forma en que resistimos a los patógenos y como metabolizamos nuevos alimentos”.


PERO NO TODO IBAN A SER VENTAJAS… ¿VERDAD GUAPA? 
Neanderthal Museum. Mettmann.


Toda esta herencia nos proporcionó un sistema inmunológico más fuerte y resistente ante muchas enfermedades y también la mejora en la producción de queratina que fortaleció la piel, el pelo y las uñas para adaptarnos a climas más fríos (Sankararaman et al., 2014). Pero a la vez nos convirtió MÁS ALÉRGICOS. Dannemann relaciona que algunos tipos de alergia podrían ser interpretados como un efecto secundario de llevar consigo esa antigua carga genética.

De hecho el asma o la fiebre del heno han sido confirmadas recientemente por la empresa americana de genética 23andme, afirmando que las cópulas de machos neandertales con hembras sapiens & viceversa las propiciaron en su hibridación de hace más de 40000 años, añadiendo que somos portadores del  1 al 6% de ADN suyo.

Y no solo las alergias. También la depresión, la propensión al infarto de miocardio, la obesidad, los trastornos digestivos, algunas lesiones de la piel como la exposición al sol y el riesgo de adicción a la nicotina son producto de aquellos apasionados encuentros paleolíticos (Simonti et al., 2016).

Mientras realizaba esta entrada se ha dado a conocer un nuevo estudio realizado sobre los fósiles neandertales del nombrado yacimiento asturiano de la cueva de El Sidrón. En él se ha conseguido extraer parte del cromosoma Y, que pasa de padres a hijos varones y que junto con el  X aportado por las mujeres es fundamental para saber el sexo humano.

Científicos del Max Planck entre los que se encuentra el biólogo español Sergi Castellano y de la Universidad de Standford, afirman en The American Journal of Human Genetics que "ningún gen del cromosoma masculino nos ha sido heredado, ya sea por un motivo de azar en el que padres neandertales que tenían hijas con una sapiens, su cromosoma Y no pasaba a la siguiente generación. O bien por una incompatibilidad genética en la cual el sistema inmune de una sapiens preñada de un neandertal podría haber afectado al feto provocando el aborto". Los autores añaden además que el cromosoma sexual X femenino también está vacío de ADN neandertal (Castellano et al., 2016).

 
“Chaval, no te las des de machote que no es para tanto…”
Recreación de Homo neanderthalensis (izda.) y Homo sapiens
Natural History Museum London.

El concepto troglodita que teníamos de los neandertales ha cambiado radicalmente desde algunos años. Esta especie no solo tenía grandes similitudes con nosotros los sapiens, sino que ambos llegaron a cruzarse en Oriente Medio después de que nuestros más directos ancestros abandonaran África hace 100000 años.

En esta hibridación en la que pudieron intervenir los misteriosos denisovanos, tuvieron relaciones sexuales en las que se produjo un intercambio genético que facilitó a la larga un sistema inmunológico mejorado que nos adaptó al medio y a sus gérmenes patógenos y que aún permanece en un rincón de nuestro ADN, aún a costa de su propia extinción.

Sin embargo, recientes estudios como el comentado en esta entrada, demuestran que no todo fueron beneficios. Algunos genes heredados podrían estar relacionados con enfermedades actuales como las dichosas alergias que tantos estornudos nos producen esta primavera.
Pero no se os olvide… “Somos un poco ellos”.


 ¡¡¡ATCHÚSSSSSSS!!!

¡¡SI YA LO DECÍA YO…!!


REFERENCIAS

  • Arsuaga, J. L., Martínez, I., Carretero, J. M., Gracia, A., Lorenzo, C. & Bermúdez de Castro, J. M. 1996. Evolución humana en Europa: registro y debates. Revista Española de Paleontología, Nº Extraordinario, 269-277.
  • Castellano, S., Bustamante, C. D., Mendez, F. L. & Poznik, G. D. 2016. The Divergence of Neandertal and Modern Human Y Chromosomes. The American Journal of Human Genetics, 98: 728-734.
  • Kelso, J., Dannemann, M. & Andrés A. M. 2016. Introgressionof Neandertal- and Denisovan-like haplotypes contributes to adaptive variation in human Toll-like receptors. The American Journal of Human Genetics, 98: 22-33.
  • Pääbo, S., Green, R. E., Krause, J., Briggs, A. W., Maricic, T., Stenze, U., Kircher, M., Patterson, N., Li, H., Zhai, W., Fritz, M. H. Y.,  Hansen, N. F., Durand , E. Y., Malaspinas, A. S., Jensen, J. D.,   Marques-Bonet, T., Alkan, C.,  Prüfer, K., Meyer, M., Burbano, H. A., Good, J. M., Schultz, R.,  Aximu-Petri, A., Butthof, A., Höber, B., Höffner, B., Siegemund, M., Weihmann, A., Nusbaum, C., Lander, E. S., Russ, C., Novod, N., Affourtit, J., Egholm, M., Verna, C., Rudan, P., Brajkovic, D., Kucan, Z., Gušic, I., Doronichev, V. B., Golovanova, L. V., Lalueza-Fox, C., de la Rasilla, M., Fortea, J., Rosas, A., Schmitz, R. W., Johnson, P. L. F., Eichler, E. E., Falush, D., Birney, E., Mullikin, J. C., Slatkin, M., Nielsen, R., Kelso, J., Lachmann, M. & Reich, D. 2010. A Draft Sequence of the Neandertal Genome. Science, 328, 710-722.
  • Pääbo, S., Meyer, M., Kircher, M., Gansauge, M.T., Li, H., Racimo, F., Mallick, S., Schraiber, J.G., Jay, F., Prüfer, K., de Filippo, C., Sudmant, P. H., Alkan, C., Fu, Q., Do, R., Rohland, N., Tandon, A., Siebauer, M., Green, R. E., Bryc, K., Briggs, A. W., Stenzel, U., Dabney, J., Shendure, J., Kitzman, J., Hammer, M. F., Shunkov, M. V., Derevianko, A.P., Patterson, N., Andrés, A. M., Eichler, E. E., Slatkin, M., Reich, D. & Kelso, J. 2012. Ahigh-coverage genome sequence from an archaic Denisovan individual. Science, 338: 222-226.
  • Pääbo, S., Fu, Q., Li, H., Moorjani, P., Jay, F., Slepchenko, S. M., Bondarev, A. A., Johnson, P. L., Aximu-Petri, A., Prüfer, K., de Filippo, C., Meyer, M., Zwyns, N., Salazar-García, D. C., Kuzmin, Y. V., Keates, S. G., Kosintsev, P. A., Razhev, D. I., Richards, M. P., Peristov, N.V., Lachmann, M., Douka, K., Higham T. F., Slatkin, M., Hublin J. J., Reich, D., Kelso, J. & Viola T. B. 2014. Genome sequence of a 45,000-year-old modern human from western Siberia. Nature, 514: 445-449.
  • Quintana-Murci, L., Deschamps, M., Laval, G., Fagny, M., Itan, Y., Abel, L., Casanova, J. L. & Patin, E. 2016. Genomic Signatures ofSelective Pressures and Introgression from Archaic Hominins at Human InnateImmunity Genes. The American Journal of Human Genetics, 98, Issue 1: 5-21.
  • Reich, D., Green, R. E., Kircher, M., Krause, J., Patterson, N., Durand, E. Y., Viola, B., Briggs, A. W., Stenzel, U., Johnson, P. L. F., Maricic, T., Good, J. M., Marques-Bonet, T.,  Alkan, C., Fu, Q., Mallick, S., Li, H., Meyer, M., Eichler, E. E., Stoneking, M., Richards, M., Talamo, S., Shunkov, M. V., Derevianko, A. P., Hublin, J. J., Kelso, J., Slatkin, M. & Svante Pääbo.  2010. Genetic history ofan archaic hominin group from Denisova Cave in Siberia. Nature, 468, 1053–1060.
  • Sankararaman, S., Mallick, S., Dannemann, M., Prüfer, K., Kelso, J., Pääbo, S., Patterson, N. & Reich, D. 2014. The genomic landscapeof Neanderthal ancestry in present-day humans. Nature, 507: 354-357. 
  • Simonti, C. N., Vernot, B., Bastarache, L., Bottinger, E., Carrell, D.S., Chisholm, R. L., Crosslin, D. R., Hebbring, S. J., Jarvik, G. P., Kullo, I. J., Li, R., Pathak, J., Ritchie, M. D., Roden, D. M., Verma, S. S., Tromp, G., Prato, J. D., Bush, W. S., Akey, J. M., Denny, J. C. & Capra, J. A. 2016. The phenotypic legacy of admixture between modern humans andNeandertals. Science, 351: 737-741. 

3 comentarios:

Manuel Hernández Fernández dijo...

"... en un tiempo donde neanderthalensis habitaba Europa y parte de Asia."

No es correcto usar el epíteto específico sin poner el género delante... Si te aburres a ti mismo con tanto Homo neanderthalensis esto, Homo neanderthalensis lo otro... siempre puedes tirar del nombre vernáculo "los neandertales", o "los hombres de Neandertal"

Manuel Hernández Fernández dijo...

Sería conveniente que enlazases explícitamente a las notas de prensa que te han servido para elaborar ciertas partes de la entrada, no sea que te acusen de plagio... Por ejemplo, https://www.mpg.de/9819763/neanderthal-genes-immune-system

Sergio Sancho Martinez dijo...

Completado.