Parte de nuestro ADN es neandertal
CSIC/DICYT ¿Cuáles son las características genéticas que definen como especie biológica al Homo sapiens? La publicación del primer borrador del genoma neandertal intenta responder a esta pregunta fundamental. El equipo internacional, en el que han participado investigadores españoles del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha identificado un total de 83 genes diferentes entre Homo sapiens y Homo neanderthalensis, al tiempo que plantea una novedosa hipótesis evolutiva: el ser humano moderno, a su llegada a Oriente Medio tras salir de África, se hibridó durante un corto periodo de tiempo con los neandertales. El estudio ha desvelado que los individuos euroasiáticos comparten del 1% al 4% de su ADN con los neandertales.
El grupo de investigación, liderado por Svante Pääbo desde el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de Leipzig, en Alemania, publica sus hallazgos esta semana en la revista Science en dos artículos diferentes. En el proyecto se han llegado a secuenciar un total de 5.525 millones de nucleótidos.
El borrador genómico ha sido producido a partir de tres muestras procedentes del yacimiento croata de Vindija, correspondientes a tres individuos femeninos diferentes. El borrador se complementó con la secuenciación parcial de otros tres neandertales procedentes de Mezmaiskaya (Rusia), de Feldhofer (Alemania) y de la cueva de El Sidrón (Asturias). La contaminación con ADN moderno ha sido calculada, a partir de diferentes marcadores genéticos, entre el cero y el 0'5%.
De promedio, la divergencia genómica entre humanos modernos y neandertales es de unos 825.000 años. Para situar el genoma neandertal en el contexto evolutivo humano, se secuenciaron además cinco genomas humanos completos: el de un individuo sudafricano del grupo san, el de un individuo africano del grupo yoruba, el de un chino han, el de un francés y el de un nativo de Papúa-Nueva Guinea.
El análisis conjunto de estos genomas permitió observar que algunas regiones cromosómicas de cerca de 100.000 nucleótidos de longitud y presentes en al menos 10 de los 23 cromosomas procedían de los neandertales. Estas regiones, que implican entre un uno y un 4% del total del genoma, resultaron idénticas en neandertales y humanos modernos no africanos, pero diferentes en humanos africanos.
Nuevo paradigma evolutivo
El paleobiólogo del CSIC Antonio Rosas explica: “Lo que sugiere el hallazgo de esta parte del genoma en común es que hubo cruzamientos o flujo génico entre neandertales y humanos modernos, probablemente cuando éstos estaban saliendo de África, hace unos 100.000 años. La región implicada debió de ser el Oriente Próximo o el Oriente Medio, porque el fenómeno afectó por igual a los genomas de Europa, Asia y Oceanía”.
“El flujo génico descubierto únicamente puede detectarse de neandertales a humanos modernos, por la dinámica expansiva de las poblaciones humanas modernas, pero no es descartable que fuera bidireccional. Por el contrario, no hay rastros de que hubiera flujo génico después, cuando nuestros antepasados entraron en Europa hace 40.000 años”, añade Rosas. El genoma neandertal presenta, además, otras regiones cromosómicas que podrían derivar de cruzamientos con homínidos más arcaicos, como Homo erectus u Homo antecessor.
Esta nueva hipótesis de la evolución humana supone un cambio de paradigma. Para el paleogenetista del CSIC Carles Lalueza Fox: “Esta teoría es totalmente novedosa, y no se ajusta a ninguno de los dos modelos extremos tradicionalmente planteados y conocidos como hipótesis fuera de África e hipótesis multirregional. El primero postula una salida reciente fuera de África sin cruzamientos con otras especies humanas más arcaicas, mientras que el segundo postula una evolución local en cada continente a partir de una migración muy antigua, cercana a los dos millones de años. El nuevo modelo planteado por el genoma neandertal podría definirse como fuera de África con hibridación con neandertales en la salida.
Cambios genéticos exclusivos en los humanos
Un total de 83 genes difieren entre humanos modernos y neandertales, según los resultados de una técnica de resecuenciación específica para buscar los cambios genéticos concretos del linaje humano (78 genes cuando se usa una técnica de muestreo de secuenciación metagenómica indiscriminada).
Se trata de genes con funciones dispares y algunas todavía poco conocidas. Esta lista incluye el gen SPAG17, que juega un papel importante en el movimiento del esperma; el TTF1, que es una factor de transcripción que activa otros genes; el gen DCHS-1, que codifica para una proteína que interviene en la adhesión entre células y que está implicada en la cicatrización de heridas; el gen RPTN que interviene en las glándulas sudoríparas, la raíz de los cabellos y las papilas de la lengua; y el gen SOLH, que codifica para una proteína de la cual todavía se desconoce su función.
Otros genes con signos de haber experimentado cambios evolutivos en uno u otro linaje son el gen TRPM1, que codifica para una proteína implicada en la pigmentación; el gen AUTS2, que codifica para una proteína que se expresa en el cerebro durante el desarrollo neuronal e implicada en casos de autismo; el ACCN1 y el CADP2, también implicados en el autismo; el NRG3, implicado en la esquizofrenia; el gen THADA, que se ha asociado a diabetes de tipo II en algunos estudios, y el gen RUNX2, que interviene en la osificación esquelética y que está implicado en un trastorno conocido como displasia cleidocraneal.
En conjunto, los genes señalados corresponden a aspectos fisiológicos, metabólicos, morfológicos y cognitivos que parecen presentar diferencias entre los sapiens y los neandertales. No obstante, aún se desconoce qué funciones concretas se relacionarían con los cambios genéticos señalados. Los estudios funcionales de estos cambios respecto al ser humano moderno en el borrador genómico neandertal constituirán una de las líneas fundamentales de investigaciones futuras, junto con el estudio de la diversidad neandertal y la obtención de genomas con mayor cobertura genética.
“A partir de ahora deberemos estudiar cada uno de estos genes con estudios funcionales in vitro y con ratones transgénicos neandertalizados, con el objetivo de comprender el alcance evolutivo real de todos estos cambios genéticos detectados”, comenta Lalueza-Fox.