El genoma mitocondrial d’un individu d’Atapuerca de fa 300.000 anys: la diversitat humana del Pleistocè Mitjà

El passat mes de març ens fèiem ressò de noves descobertes sobre la diversitat del cromosoma Y en les poblacions actuals, que obligaven a modificar les estimacions sobre l’antiguitat de l’ancestre patrilineal comú de la humanitat actual. Si el nostre coneixement sobre la composició genètica/genealògica de les poblacions humanes actuals és encara incomplet, molt més tenebrosa és la qüestió si volem estendre aquesta composició a les poblacions humanes passades. Les millores experimentades en l’extracció d’ADN en mostres fòssils durant les dues dècades passades ofereixen noves dades que, si bé d’una banda ens forneixen informació prèviament desconeguda també generen el repte de contextualitzar aquesta informació en un quadre més ample de l’evolució humana. Ara fa tres anys, per exemple, dades exclusivament genètiques conduïen a definir “l’home de Denisova”. Si l’home de Denisova, amb una antiguitat de 40.000 anys, no encaixava en la diversitat genètica típica ni dels neandertals ni dels cromanyons, menys encaix encara podem esperar, d’entrada, si reculem més en el temps. Això és el que ha fet el grup d’investigadors que presentarà properament a la revista Nature la seqüència del genoma mitocondrial d’un individu de fa 300.000 anys, procedent de la Sima de los Huesos, a la Sierra de Atapuerca (Castella Central). Meyer et al. remarquen, però, les similituds entre la seqüència trobada a Atapuerca amb la de Denisova. Aquesta descoberta reforçaria la idea que els denisovans de l’Àsia Central eren descendents de poblacions eurasiàtiques pre-neandertals (Homo heidelbergensis). No obstant, és important remarcar que les dades genètiques no sempre es correlacionen dreturerament amb les dades anatòmiques i culturals i que, en tot cas, caldrà aconseguir primer moltes més dades d’èpoques i territoris diversos abans d’extreure conclusions sòlides

Homo heidelbergensis, Atapuerca, fa més de 300.000 anys

Un dels grans atractius del complex de coves de la Serra d’Atapuerca és el fet d’incloure jaciments que cobreixen un lapse temporal de més de mig milió d’anys. El jaciment més famós és el de la Sima de los Huesos, descobert fa trenta anys, i explorat de manera sistemàtica des del 1997. Les successives campanyes arqueològiques fetes de llavors ençà han permès recuperar més 5.500 ossos humans, corresponents a uns 28 individus, classificats com a Homo heidelbergensis, i que tindrien antiguitats diverses, situades entre 500.000 i 300.000 anys. Aquestes xifres converteixen la Sima de los Huesos en el conjunt de fòssils d’hominins més gran del món del Pleistocè Mitjà (781.000-126.000 a.P.)

Esquema que presenta de major a menor antiguitat (de dreta a esquerra) diferents espècies descrites d’hominins, existents durant els darrers dos milions d’anys

La descripció de l’espècie Homo heidelbergensis la va fet, en el 1908, el professor Otto Schoetensack, de la Universitat de Heidelberg, a partir d’una mandíbula trobada a la veïna localitat Mauer. Es considera sinònim de l’espècie Homo rhodesiensis, descrita per Arthur Smith Woodward (1922) a partir d’un crani trobat a Kabwe (Zàmbia). Dins d’H. heidelbergensis hom inclou poblacions humanes d’Àfrica i de l’Euràsia Occidental, amb antiguitats que van des de 1.300.000 anys a 125.000 anys, i hom els situa com els ancestres directes, per dues línies separades, de neandertals (d’origen eurasiàtic) i idaltu/cromanyons (d’origen africà, i que constitueixen l’home anatòmicament modern, l’única branca supervivent del gènere Homo en els nostres dies). No cal dir que la nomenclatura d’espècies humanes del Pleistocè és encara matèria de controvèrsia. Per exemple, a Atapuerca, consideren que la primera fase eurasiàtica de l’H. heidelbergensis s’ha de classificar com a H. antecessor.

El crani AT 700, amb una antiguitat de vora 400.000 anys, és un dels especímens de la Sima de los Huesos adscrit a l’espècie Homo heidelbergensis

Per bé que les restes de la Sima de los Huesos són adscrites habitualment a l’espècie Homo heidelbergensis, també mostren algunes característiques morfològiques pròpies dels neandertals. Aquesta transició també és visible en altres jaciments (Pontnewydd, Vértesszőlős, Ehringsdorf, Casal de’Pazzi, Biache, La Chaise, Montmaurin, Prince, Lazaret, Fontéchevade).

Donada la riquesa del jaciment de la Sima de los Huesos, feia temps que Juan-Luis Arsuaga i Svante Pääbo anaven al darrera d’extreure mostres d’ADN. La tasca no era fàcil, més encara quan l’objectiu era poder reconstruir la seqüència genètica de l’ADN mitocondrial. Els mitocondris són els orgànuls cel·lulars que realitzen la respiració oxidativa i posseeixen un material genètic propi en forma d’una molècula circular de doble cadena d’ADN de 16.600 parells de nucleòtids. Aquest minicromosoma és d’herència citoplasmàtica o materna, i per tant informa dels llinatges matrilineals.

Els experiments d’extracció i d’anàlisi els va dissenyar Matthias Meyer. Com a material de treball se seleccionà un fèmur, obtingut i classificat per Juan-Luis Arsuaga, Ignacio Martínez, Ana Gracia, José María Bermúdez de Castro i Eudald Carbonell. Uns dos grams de fòssil foren processats per Ayinuer Aximu-Petri, Isabelle Glocke i Birgit Nickel. Les dades de seqüència obtingudes foren analitzades per Qiaomei Fu, amb un complex treball bioinformàtic que salvés el degradat estat del material nucleic recuperat. La redacció dels resultats la feren Matthias Meyer, Juan-Luis Arsuaga i Svante Pääbo.

El fèmur XIII de la Sima de los Huesos fou el material emprat per aconseguir una mostrar d’ADN

El llinatge mitocondrial del fèmur XIII de la Sima de los Huesos

Seqüenciat de manera gairebé completa, es tracta de la reconstrucció d’ADN mitocondrial més antic del gènere humà. Si hom el compara amb les bases de dades existents, la major similitud la mostra amb el llinatge mitocondrial descrit en el 2010 a la Cova de Denisova, en el Massís de l’Altai, amb una antiguitat de 41.000 anys

El genoma mitocondrial de la Sima de los Huesos (300.000 a.P.) i el genoma mitocondrial denisovià (41.000 a.P.) tenen més similituds entre ells que no pas amb els genomes mitocondrials de neandertals i de les poblacions humanes actuals. En part això reflecteix la tortuosa història evolutiva del llinatge humà modern, que hauria passat per diversos colls d’ampolla que haurien reduït seriosament la diversitat de llinatges existents. De totes formes, per tal de completar el quadre serà necessari incloure més seqüències mitocondrials procedents de neandertals i de heidelbergensis d’arreu d’Afràsia

La reconstrucció de les relacions filogenètiques és més fàcil si hom es concentra en el genoma mitocondrial, que s’hereta sense interferències pel creuament sexual. Ara bé, és important retindre que no hi hagué barreres absolutes a l’encreuament entre les diferents poblacions humanes del Pleistocè Mitjà. Així doncs, l’home de Denisova, en el genoma nuclear, mostra un 17% d’influència neandertal i un 83% d’influència arcaica. És a aquesta influència arcaica que cal atribuir el genoma mitocondrial de Denisova i és així que s’entén l’afinitat a un genoma mitocondrial arcaic (de 300.000 d’antiguitat) com el descrit ara per Meyer et al. a Atapuerca.

Alhora, neandertals i denisoves han influït en la composició genètica de poblacions humanes actuals. Es calcula que les poblacions humanes actuals d’origen eurasiàtic haurien rebut un 4% d’influència neandertal, mentre que en el cas de les poblacions melanèsies, un 6% de la influència es correspondria als denisoves. En tot cas, però, el llinatge mitocondrial del qual deriven el descrit a Atapuerca per Meyer et al. i el descrit a Denisova no sembla haver sobreviscut en la diversitat genètica mitocondrial humana actual (que convergeix a l’Àfrica de fa 140.000 anys).

En aquest quadre, a més dels llinatges mitocondrials de la figura anterior, els autors inclouen llinatges mitocondrials de ximpanzès i bonobos, els parents vius més propers als humans. El quadre posa de manifest com, des d’un punt de mira mitocondrial, la diversitat genètica interna dels ximpanzès actuals és superior a la dels humans actuals, cosa que s’explica també pels elevats fluxos genètics que mantenen la cohesió de l’espècie humana

Els resultats de Meyer et al. han estat discutits intensament, com se’n fa ressò aquest article d’Ewen Callaway. La majoria de paleoantropòlegs haurien esperat que el fèmur d’Atapuerca contingués algun dels llinatges mitocondrials dels neandertals. De totes formes, fins que hom no tingui un quadre més ample sobre la diversitat genètica, anatòmica i cultural del Pleistocè Mitjà, hom arrisca a quedar atrapat en agrupacions i relacions artefactuals, siguin antigues i paleontològiques (“heidelbergensis”, “neandertals”) o modernes i genètiques (“denisoves”, “atapuerques”).

Aquesta entrada ha esta publicada en 3. La Vida. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *