¿Y si somos nosotros?

En las anteriores entradas al blog anticipamos que distintos estudios genéticos habían revolucionado la investigación de la evolución humana y que en el futuro nos iban a aportar más luz sobre los detalles de cómo ha ido desarrollándose dicho proceso de forma general, la frecuencia de la hibridación entre neandertales y sapiens en particular (que siendo ya un hecho hasta ahora ha sido poco estudiada), su clasificación como especies diferentes... y efectivamente así ha sido. 

En este mes de abril se han publicado nuevos artículos al respecto, que refuerzan la idea de que los cruces entre neandertales y humanos modernos fueron mucho más frecuentes y recientes de lo que inicialmente se pensaba y esto nos da lugar a nuevas e interesantes reflexiones al respecto. 

Concretamente la revista Nature Evolution & Ecology ha publicado un artículo, Initial Upper Palaeolithic humans in Europe had recent Neanderthal ancestry (Hajdinjak et al., 2021) donde se detallan los análisis de ADN de tres Homo sapiens europeos de entre 45.930 y 42.580 años en la Cueva Bacho Kiro en Bulgaria y donde una de las principales conclusiones es que todos ellos tenían antepasados neandertales, más o menos directos y que por tanto confirma una hibridación entre ambos grupos de homínidos en el sudoeste de Asia hace entre 50.000 y 60.000 años.

Svante Pääbo, uno de los colaboradores de este articulo, reconocido divulgador y experto en neandertales, que obtuvo el primer genoma completo de un neandertal y que ha participado en varias de estas reconstrucciones como The complete genome sequence of a Neandertal from the Altai Mountains, defiende que esta hibridación debió ser muy común y de hecho en el artículo califica incluso como sorprendente, el hecho de la cercanía de los parientes neandertales en las historias familiares de los individuos europeos que se superpusieron en el tiempo con estos neandertales tardíos, que puede sugerir una absorción de las poblaciones de neandertales más que una desaparición.

Otro aspecto destacable de este artículo, es que el estudio de los genomas de la cueva de Bacho Kiro muestran que existieron varias poblaciones humanas modernas distintas durante el Paleolítico superior temprano en Eurasia y no todas ellas dejaron rastro de su ascendencia entre las poblaciones actuales. Este es otro interesante debate de por qué algunas poblaciones de humanos modernos tuvieron éxito y otras no.

Casi al mismo tiempo y también en la revista Nature Ecology & Evolution se ha publicado el articulo A genome sequence from a modern human skull over 45,000 years old from Zlatý kůň in Czechia donde se detalla como dos equipos de paleoantropólogos han conseguido extraer suficiente ADN de estos fósiles, los más antiguos que se conocen de nuestra especie, como para reconstruir todo su genoma y donde se muestran mas pruebas de parientes Homo neanderthalensis cercanos, en este caso en ancestros de menos de 180 años, y donde se ha comprobado que los individuos analizados descendían de híbridos fruto del sexo entre neandertales y sapiens teniendo aproximadamente un 3% de ADN neandertal.

Inicialmente se pensaba que los neandertales desaparecieron como especie hace unos 40.000 años, pero esta hibridación es un hecho que se repite y por tanto nos indica la existencia de un patrón que puede abrirnos a otras explicaciones. Una de las posibilidades es que las diferentes olas migratorias humanas que llegaron desde África a Europa y Asia mantuvieron relaciones con los neandertales y denisovanos que habitaban esas zonas y pudieron acoger a los neandertales en sus grupos de convivencia, lo que parece que no ocurre al contrario, como sugería Svante Pääbo y también afirma el genetista Carles Lalueza-Fox en un articulo de El País. Por tanto, nos llevaría a concluir que los neandertales no se extinguieron si no que se produjo una integración entre las dos especies, o dicho de otra forma los neandertales siguen aquí porque somos nosotros como también defiende Raquel Pérez Gómez, bióloga experta en genética y doctora en Ciencias Veterinarias por la Complutense. 

Pero el debate está muy vivo y no hay unanimidad en esta visión, en otro articulo de El País, investigadores como Antonio Rosas, paleoantropólogo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y uno de los grandes expertos europeos en neandertales piensan que los humanos modernos analizados son Homo sapiens desde el punto de vista fenotípico: no son neandertales, ni tampoco son una mezcla, aunque abre la posibilidad de que ocurriese esta mezcla en algún lugar concreto y en otros casos se extinguieron.

En cualquier caso es complicado hacer extrapolaciones a partir del estudio de unos pocos ejemplares, por lo que los nuevos estudios que aparezcan a partir de ahora,  no van a dejar de darnos nuevas informaciones que seguirán confirmando o desmintiendo las actuales hipótesis. Por ejemplo, esta semana conocíamos una noticia que puede dar una nueva dimensión al estudio de la genética de poblaciones fósiles, ya que los investigadores de Atapuerca han conseguido sacar ADN nuclear y mitocondrial o de restos fósiles si no de sedimentos donde habitaron los individuos publicando sus conclusiones en la prestigiosa revista Science  Unearthing Neanderthal population history using nuclear and mitochondrial DNA from cave sediments.

Por tanto tenemos que estar preparados y atentos para nuevos descubrimientos en muy breve espacio de tiempo y como muchas veces ocurre en ciencia, cuantas mas cosas nuevas sabemos, más preguntas van a aparecer ya que esto va más deprisa incluso de lo que creíamos.

REFERENCIAS:

Altares, G. 2021. ¿Y si los neandertales somos nosotros?. El País, https://elpais.com/ciencia/2021-04-09/y-si-los-neandertales-somos-nosotros.html

Domínguez, N. 2021. El genoma más antiguo de un europeo desvela sexo continuo con los neandertales. El País, https://elpais.com/ciencia/2021-04-07/el-genoma-mas-antiguo-de-un-europeo-desvela-sexo-continuo-con-los-neandertales.html

Hajdinjak, M., Mafessoni, F., Skov, L., Vernot, B., Hübner, A., Fu, Q., Essel, E., Nagel, S., Nickel, B., Richter, J., Moldovan, O.T., Constantin, S., Endarova, E., Zahariev, N., Spasov, R., Welker, F., Smith, G.M., Sinet-Mathiot, V., Paskulin, L., Fewlass, H., Talamo, S., Rezek, Z., Sirakova, S., Sirakov, N., McPherron, S.P., Tsanova, T., Hublin, J-J., Peter, B.M., Meyer, M., Skoglund, P., Kelso, J. & Pääbo, S. 2021. Initial Upper Palaeolithic humans in Europe had recent Neanderthal ancestry. Nature Ecology & Evolution, 592: 253-257.

Prüfer, K., Racimo, F., Patterson, N., Jay, F., Sankararaman, S., Sawyer, S., Heinze, A., Renaud, G., Sudman, P.H., de Filippo, C., Li, H., Mallick, S., Dannemann, M., Fu, Q., Kircher, M., Kuhlwilm, M., Lachmann, M., Meyer, M., Ongyerth, M., Siebauer, M., Theunert, C., Tandon, A., Moorjani, P., Pickrell, J., Mullikin, J.C., Vohr, S.H., Green, R.E., Hellmann, I., Johnson, P.L.F., Blanche, H., Cann, H., Kitzman, J.O., Shendure, J., Eichler, E.E., Lein, E.S., Bakken, T.E., Golovanova, L.V., Doronichev, V.B., Shunkov, M.V., Derevianko, A.P., Viola, B., Slatkin, M., Reich, D., Kelso, K., & Pääbo, S. 2014. The complete genome sequence of a Neandertal from the Altai Mountains. Nature, 505: 43-49.

Prüfer, K., Posth, C., Yu, H., Stoessel, A., Spyrou, M.A., Deviese, T., Mattonai, M., Ribechini, E., Higham, T., Velemínský, P., Brůžek, & J. Krause, J. 2021. A genome sequence from a modern human skull over 45,000 years old from Zlatý kůň in Czechia. Nature Ecology & Evolution.

Vernot, B., Zavala, E.I., Gómez-Olivencia, A., Jacobs, Z., Slon, V., Mafessoni, F., Romagné, F., Pearson, A., Petr, M., Sala, N., Pablos, A., Aranburu, A., Bermúdez de Castro, J.M., Carbonell, E., Li, B., Krajcarz, M.T., Krivoshapkin, A.I., Kolobova, K.A., Kozlikin, M.B., Shunkov, M.V., Derevianko, A.P., Viola, B., Grote, S., Essel, E., López Herráez, D., Nagel, S., Nickel, B., Richter, J., Schmidt, A., Peter, B., Kelso, J., Roberts, R.G., Arsuaga, J-L. & Meyer, M. 2021. Unearthing Neanderthal population history using nuclear and mitochondrial DNA from cave sediments. Science, 372(6542).

 Paseando por las llanuras de Marte

A medida que va pasando el tiempo y avanza la investigación sobre nuestro planeta vecino, Marte, nos vamos haciendo una imagen más completa de este planeta, que hasta hace pocos años se consideraba estático. No fue hasta la llegada de la sonda espacial Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), de la NASA, cuando se comenzaron a observar dunas en movimiento, cambios estacionales y remolinos de polvo por todo el planeta, demostrando que este planeta se halla en constante cambio, al igual que el nuestro. 

De investigar las dunas y depósitos hallados en Marte, concretamente en Siria y Daedalia plana (dos llanuras ubicadas dentro de la región volcánica de Tarsis), se han encargado los investigadores Kirby D.Runyona, Christina E.Viviano y Mackenzie Day, autores del trabajo que voy a comentar en esta entrada. 

En Marte la deposición de sedimentos y la erosión eólica producen una gran variedad de relieves en toda la superficie del planeta. La litificación de estas formas de sedimentación constituidas por depósitos de arena, polvo en capas, piroclastos y cenizas volcánicas, ha permitido que fueran erosionadas por el viento, creando estructuras erosivas similares a los yardangs y los ventifactos. El transporte y acumulación de arena, la litificación del depósito resultante y su posterior abrasión y removilización, han creado un ciclo de rocas en la superficie marciana.

Contexto geológico

Las crestas, dunas y otros afloramientos de color claro, forman la unidad de tonos claros, que se encuentra en Siria y Daedalia plana, en al sur del extremo occidental de Valles Marineris (para Siria), y más al oeste (para Daedalia). El volcán Arsia Mons se encuentra aproximadamente a 600 km al oeste de Siria planum y está formado por flujos de lava solidificados y depósitos de cenizas (Richardson et al. 2013).

Lava flows in Daedalia planum (NASA/University of Arizona)

Métodos

La extensión de los depósitos eólicos en Siria y Daedalia plana se identificó a una escala de mapeo digital utilizando un sistema de información geográfica (GIS) y el mosaico de imágenes creado por la cámara THEMIS (Thermal Emission Imaging System) de la nave Odyssey (Fergason et al., 2013). Para comparar la morfología de las crestas de tonos claros con los parámetros conocidos de las dunas marcianas y terrestres, se cartografiaron las crestas y se contaron las terminaciones y bifurcaciones de las crestas en un área de Siria planum.

Resultados

Tras realizar el mapeo digital con la cámara THEMIS, la unidad de tonos claros se manifiesta como una roca de forma irregular que se asienta sobre llanuras de lava y está concentrada a lo largo de los bordes de los cráteres Para estudiar el proceso erosivo y sedimentario, así como la composición del lecho de roca, se han usado datos de composición del Espectrómetro de Imágenes de Reconocimiento Compacto para Marte (CRISM), que es un espectrómetro que mide la radiación electromagnética visible e infrarroja. 

En el infrarrojo cercano y visible, el polvo en Tharsis y Elysium exhibe una absorción superficial de 1.05 μm en los datos CRISM, lo que indica la presencia de olivino. Los datos recopilados muestran que el polvo marciano tiene un componente magnético, está enriquecido en hierro nanofásico, cloro y azufre y está empobrecido en olivino en relación con los suelos, aunque el olivino y el piroxeno todavía constituyen más de la mitad de los minerales que contienen hierro en el polvo. La presencia de olivino en el polvo, un mineral altamente susceptible a la alteración en presencia de agua líquida, proporciona evidencia de que los procesos acuosos probablemente no jugaron un papel importante en su formación (Goetz et al., 2005). 

Posible historia geológica

Los investigadores consideran que la morfología de la región que contiene la unidad de tonos claros podría haberse formado a través de la siguiente secuencia de eventos:

A. La lava fluyó extensamente sobre el terreno, formando cráteres.

B. Las erupciones depositaron cenizas volcánicas de color claro en las llanuras de lava.

C. Se formaron dunas transversales de sedimento volcánico tras la deposición de la ceniza.

D. Estos depósitos de ceniza y piroclastos se litificaron, bien porque sufrieron una cementación química por sales (Cl y S) sin un proceso acuoso relevante (el olivino permanece inalterado); o bien porque se compactaron en ignimbritas (roca piroclástica formada por deposición y consolidación de materiales magmáticos producidos por erupciones volcánicas explosivas) mientras se desgasificaban.

E. Los sedimentos arrastrados por el viento erosionaron la unidad de tonos claros hasta adquirir su morfología actual y textura desgastada, preservando un registro tanto de deposición eólica como de erosión en yardangs.

Discusión y conclusión

Las texturas superficiales indican que el depósito se erosionó tras el emplazamiento y la litificación. Los patrones de erosión muestran un alargamiento perpendicular a las crestas, en lugar de paralelo, lo que indica erosión desde el norte-noroeste, orientación acorde con el actual régimen de vientos norte-sur simulado por la base de datos climática de Marte.

Las similitudes entre las crestas y las dunas activas actuales son sorprendentes incluso a pesar de la erosión. Las crestas presentan un espaciado uniforme y cierta sinuosidad, típico de muchos tipos de dunas eólicas. Las alturas, longitudes y espaciamientos de las crestas de tonos claros son menores que los mismos parámetros medidos en campos de dunas longitudinales en la Tierra y son similares a las dunas transversales en Marte.

En resumen, se interpreta el depósito de tonos claros como “paleodunas” litificadas de origen volcánico que han sido erosionadas en yardangs y que ahora se asientan sobre flujos de lava antiguos en Siria y Daedalia plana (Runyon et al., 2021). Estas grandes llanuras han sido testigo de numerosos flujos de lava, cada uno cubriendo al anterior. Al estudiar los límites de las distintas capas, los científicos podrán reconstruir el pasado de los grandes volcanes del Planeta Rojo.

Lava flows in Daedalia planum (NASA/University of Arizona)

En la Tierra, los tubos y las cuevas basálticas esculpidas por la lava son estructuras comunes en las zonas volcánicas, pero también se han identificado formas similares en Siria y Daedalia plana, basándose en imágenes orbitales y datos de teledetección. Las cavidades en la lava solidificada hacen posible la precipitación de minerales y el crecimiento microbiano, por lo que representan lugares excelentes donde pueden hallarse rastros de vida microbiana o biofirmas. Por su parecido con las cuevas terrestres, las cuevas de Marte pueden contener un registro de mineralización que nos informaría sobre la actividad acuosa en el pasado. Por tanto, considero que estudiando las cuevas terrestres se podría contribuir sustancialmente al desarrollo de nuevas estrategias de exploración y tecnología para futuras misiones a Marte.

Referencias:

[1] Runyon et al., 2021

Kirby D. Runyon, Christina E. Viviano & Mackenzie Day. (2021) Abraded pyroclastic linear paleodunes in Syria and Daedalia Plana, Mars. Earth and Planetary Science Letters, 557

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X20306634

[2] Richardson et al., 2013

J.A. Richardson, J.E. Bleacher, L.S. Glaze. (2013). The volcanic history of Syria planum, Mars. Journal of Volcanology and Geothermal Research, pp. 1-13: 252

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S037702731200337X?via%3Dihub

[3] Fergason et al., 2013

R.L. Fergason, E.M. Lee, L. Weller. (2013). THEMIS geodetically controlled mosaics of Mars. Lunar and Planetary Science Conference, Abstract

https://astrogeology.usgs.gov/search/map/Mars/Odyssey/THEMIS-Day-IR-Controlled-Mosaic/THEMIS_DayIR_ControlledMosaic_PhoenicisLacus_30S225E_100mpp

[4] Goetz et al., 2005

W. Goetz, et al. (2005). Indication of drier periods on Mars from the chemistry and mineralogy of atmospheric dust. Nature, pp. 62-65: 436.

https://doi.org/10.1038/nature03807

¿Un híbrido de mantarraya y tiburón?

¿Un híbrido de mantarraya y tiburón?

Normalmente, la persona promedio suele pensar que las mantarrayas, animales armoniosos que vislumbramos en las películas hollywoodienses en los arrecifes de coral, y los tiburones, engendros del caos, nacidos por y para saciar su ansia de sangre, son animales totalmente distintos sin ningún tipo de conexión. Pero la ciencia, como en otras ocasiones, ha refutado este hecho, demostrando que desde un punto de vista evolutivo se encuentran altamente cercanos. Y no solo eso, esta similitud no se cierne a lo evolutivo, sino que ambos grupos de animales presentan caracteres morfológicos muy similares. Por ejemplo, ambos presentan un esqueleto cartilaginoso y un sensor eléctrico que les permite detectar sus presas (Ampolla de Lorenzini). Realmente son animales muy próximos evolutiva y morfológicamente, por lo que no es descabellada la idea de que tuvo que haber algún tipo de ancestro común para estos dos grandes grupos.

En 2012, Nuevo León (Méjico), en el Vallecillo, una localidad que se caracterizaba por albergar fósiles de una calidad excepcional, fue encontrado por Margarito González el fósil de un extraño tiburón, al que más adelante se le nombraría como Aquilolamna milarcae. El fósil fue comprado y enviado para su estudio a un museo, Museo la Milarca, de ahí el nombre de milarcae. Una vez ya estudiado y contemplado el fósil, se llegó a la conclusión de que se trataba de un tiburón con caracteres altamente parecidos a los de una mantarraya. Su largo torso resultaba una prolongación de su cabeza, tal y como en mantarrayas. Próximas a su cabeza, se encontraban dos largas e hipertrofiadas aletas pectorales, una especie de precursor de lo que podrían ser las dos grandes aletas pectorales de mantarrayas. Aparte, la forma de su cabeza era prácticamente igual a la del Megachasma pelagios, una especie planctívora de tiburón muy rara.

LD (Linear Discrimination).

LD1 = tamaño precaudal (tamaño de lo que va desde la punta de la cabeza hacia de inicio de la cola)

LD2 = envergadura de la aleta pectoral

Pero lo que sorprendió inicialmente a los arqueólogos, fue que el fósil tenía ausentes totalmente sus dientes, en contraste al resto de fósiles de peces del mismo periodo, que sí los presentaban. Por lo que en un inicio se pensó que se les debían de haber caído y perdido al fondo marino. Más adelante se hipotetizó que no es que estuvieran ausentes, sino que el tamaño de estos dientes resultaba bastante pequeño. Esto se vio apoyado, ya que Aquilolamna milarcae presenta una gran boca, y este carácter, junto con el pequeño tamaño de dientes, son los caracteres intrínsecos que diferencia a aquellas especies

de tiburones planctívoras. En 1990 se descubrieron unos pequeños dientes, que pertenecían al mismo periodo de Aquilolamna milarcae, que a primera instancia se pensó que pertenecían a algún ancestro de las mantarrayas. Con el paso de los años, se vio que estos dientes son más parecidos a los de tiburones que los de mantarrayas. Por lo que se cree, que podrían ser los dientes de Aquilolamna milarcae.

Las cartas estaban puestas sobre la mesa. El parentesco de esta especie entre mantarrayas y tiburones planctívoros era indiscutible. Debía de tratarse del eslabón perdido entre ambos grupos de peces. Pero, se ha visto que a partir del grupo taxonómico Aquilolamnidae, en el que únicamente se encuentra incluido Aquilolamna milarcae, surgirían las mantarrayas, y a partir de Pachycormidae, otro grupo taxonómico de peces, surgirían el resto de tiburones planctívoros.

Todo ello nos aporta dos conclusiones relevantes. Una, es que las aletas pectorales con forma de ala (Winglike), han evolucionado en dos clados, filogenéticamente bastante separados, de elasmobranquios con una dieta basada en la filtración (planctívoros). El otro hecho importante es la información que esto nos aporta con relación al posible ecosistema del mar cretácico. Ya que Aquilolamna milarcae vivió hace 90 millones de años, es decir, 30 millones antes de que surgieran las primeras mantarrayas. Por lo que para aquel entonces el ecosistema se veía posibilitado para especies con una dieta basada en plancton.

Bibliografía:

Vullo, R., Frey, E., Ifrim, C., González, M.A.G., Stinnesbeck, E.S., Stinnesbeck, W. 2021. Manta-like planktivorous sharks in Late Cretaceous oceans. Science, 371: 1253-1256.

Un entrevista de Romain Vullo, uno de los investigadores de Aquilolamna milarcae, donde trata este tema: https://www.youtube.com/watch?v=lKaOiSue1-w