Científicos ahora saben cuándo los humanos tuvieron hijos con los neandertales

Científicos ahora saben cuándo los humanos tuvieron hijos con los neandertales

Desde que se descubrieron los primeros huesos de neandertal, la gente se ha preguntado sobre estos antiguos homínidos. ¿En qué se diferencian de nosotros? ¿En qué se parecen a nosotros? ¿Nuestros antepasados se llevaban bien con ellos? ¿Peleaban con ellos? ¿Los amaban?

El reciente descubrimiento de un grupo llamado denisovanos, un grupo similar al neandertal que pobló Asia y Oceanía, agregó su propio conjunto de preguntas.

Científicos ahora saben cuándo los humanos tuvieron hijos con los neandertales

Ahora, un equipo internacional de genetistas y expertos en inteligencia artificial está añadiendo nuevos capítulos a nuestra historia compartida de los homínidos. Bajo la dirección de Joshua Akey, profesor del Instituto Lewis-Sigler de Genómica Integrativa de Princeton, los investigadores han descubierto una historia de mezcla e intercambio genético que sugiere una conexión mucho más íntima entre estos primeros grupos humanos de lo que se creía anteriormente.

Los científicos no saben exactamente cuándo ni cómo se entrelazaron los dos grupos, pero fragmentos de huesos y genes antiguos están ayudando a los científicos a averiguarlo.

“Esta es la primera vez que los genetistas han identificado múltiples olas de mezcla de humanos modernos y neandertales”, dijo en un comunicado Liming Li, profesor del Departamento de Genética Médica y Biología del Desarrollo de la Universidad del Sudeste en Nanjing, China, quien realizó este trabajo como investigador asociado en el laboratorio de Akey.

Ahora, un nuevo análisis de ADN de antiguos humanos modernos (Homo sapiens) en Europa y Asia ha determinado, con más precisión que nunca, el período de tiempo durante el cual los neandertales se cruzaron con los humanos modernos, comenzando hace unos 50.500 años y durando unos 7.000 años, hasta que los neandertales comenzaron a desaparecer.

Ese mestizaje dejó a los euroasiáticos con muchos genes heredados de nuestros ancestros neandertales, que en total representan entre el 1% y el 2% de nuestros genomas actuales.

Una cronología más precisa de las interacciones humanas modernas con los neandertales puede ayudar a los científicos a comprender cuándo los humanos emigraron de África y poblaron el mundo, mientras que comprender el ADN que los neandertales compartieron con nuestros antepasados proporciona información sobre el papel que juegan los genes neandertales en la salud humana.

La estimación basada en el genoma es coherente con la evidencia arqueológica de que los humanos modernos y los neandertales vivieron juntos en Eurasia durante entre 6.000 y 7.000 años. El análisis, que incluyó genomas humanos actuales, así como 58 genomas antiguos secuenciados a partir del ADN encontrado en huesos humanos modernos de toda Eurasia, encontró una fecha promedio para el mestizaje entre neandertales y Homo sapiens de hace unos 47.000 años. Las estimaciones anteriores para el momento del mestizaje oscilaban entre 54.000 y 41.000 años.

Según el estudio, las nuevas fechas también implican que la migración inicial de los humanos modernos desde África a Eurasia ocurrió básicamente hace más de 43.500 años.

“El momento es realmente importante porque tiene implicaciones directas en nuestra comprensión del momento de la migración fuera de África, ya que la mayoría de los no africanos de hoy heredan entre un 1 y un 2% de la ascendencia de los neandertales”, dijo en un comunicado Priya Moorjani, profesora adjunta de biología molecular y celular en la Universidad de California, Berkeley, y una de las dos autoras principales del estudio. “También tiene implicaciones para comprender el asentamiento de las regiones fuera de África, lo que normalmente se hace observando materiales arqueológicos o fósiles en diferentes regiones del mundo”.

El análisis del genoma, dirigido también por Benjamin Peter de la Universidad de Rochester en Nueva York y el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva (MPI-EVA) en Leipzig, Alemania. Los dos autores principales son Leonardo Lasi, estudiante de posgrado en MPI-EVA, y Manjusha Chintalapati, ex becaria postdoctoral de UC Berkeley que ahora trabaja en la empresa Ancestry DNA.

La mayor duración del flujo genético puede ayudar a explicar, por ejemplo, por qué los asiáticos orientales tienen alrededor de un 20% más de genes neandertales que los europeos y los asiáticos occidentales. Si los humanos modernos se desplazaron hacia el este hace unos 47.000 años, como sugieren los yacimientos arqueológicos, ya habrían tenido genes neandertales entremezclados.

“Mostramos que el período de mezcla fue bastante complejo y puede haber llevado mucho tiempo. Diferentes grupos podrían haberse separado durante el período de 6.000 a 7.000 años, y algunos grupos pueden haber continuado mezclándose durante un período más largo”, dijo Peter. “Pero un único período compartido de flujo genético se ajusta mejor a los datos”.

“Uno de los principales hallazgos es la estimación precisa del momento de la mezcla con neandertales, que anteriormente se calculaba utilizando muestras antiguas individuales o muestras de individuos actuales. Nadie había intentado modelar todas las muestras antiguas juntas”, dijo Chintalapati. “Esto nos permitió construir una imagen más completa del pasado”.

Desiertos neandertales en el genoma

En 2016, Moorjani fue pionero en un método para inferir la cronología del flujo genético neandertal utilizando genomas a menudo incompletos de individuos antiguos. En ese momento, solo estaban disponibles cinco genomas arcaicos de Homo sapiens. Para el nuevo estudio, Lasi, Chintalapati y sus colegas emplearon esta técnica con 58 genomas previamente secuenciados de antiguos Homo sapiens que vivieron en Europa, Asia occidental y central durante los últimos 45.000 años y los genomas de 275 humanos contemporáneos en todo el mundo para proporcionar una fecha más precisa: hace 47.000 años. En lugar de asumir que el flujo genético ocurrió en una sola generación, probaron modelos más complejos desarrollados por Iasi y Peter para establecer que el mestizaje se extendió durante unos 7.000 años, en lugar de ser intermitente.

“Aunque los genomas antiguos se habían publicado en estudios anteriores, no se habían analizado para observar la ascendencia neandertal de forma tan detallada. Creamos un catálogo de segmentos de ascendencia neandertal en los humanos modernos. Al analizar conjuntamente todas estas muestras, inferimos que el período de flujo genético fue de alrededor de 7.000 años”, dijo Chintalapati. “El grupo Max Planck de hecho secuenció nuevas muestras de ADN antiguo que les permitieron datar directamente el flujo genético neandertal. Y llegaron a una cronología similar a la nuestra”.

El equipo de UC Berkeley/MPI-EVA también analizó regiones del genoma humano moderno que contienen genes heredados de los neandertales y algunas áreas que carecen totalmente de genes neandertales. Descubrieron que las áreas que carecen de genes neandertales, los llamados desiertos arcaicos o neandertales, se desarrollaron rápidamente después de que los dos grupos se cruzaran, lo que sugiere que algunas variantes de genes neandertales en esas áreas del genoma deben haber sido letales para los humanos modernos.

Las primeras muestras de humanos modernos, de más de 40.000 años de antigüedad, ya contenían estos desiertos en sus genomas.

“Hemos descubierto que los primeros humanos modernos de hace 40.000 años no tienen antepasados en los desiertos, por lo que estos desiertos pueden haberse formado muy rápidamente después del flujo genético”, afirmó Lasi. “También hemos estudiado los cambios en la frecuencia de ascendencia neandertal a lo largo del tiempo y en todo el genoma y hemos descubierto regiones que están presentes con una frecuencia elevada, posiblemente porque portan variantes beneficiosas que se introdujeron a partir de los neandertales”.

La mayoría de los genes neandertales de alta frecuencia están relacionados con la función inmunitaria, la pigmentación de la piel y el metabolismo, como se ha informado en algunos estudios previos. Por ejemplo, una variante de un gen inmunitario heredado de los neandertales confiere efectos protectores contra el coronavirus que causa el Covid-19. Algunos de los genes neandertales implicados en el sistema inmunitario y la pigmentación de la piel aumentaron en frecuencia en el Homo sapiens con el tiempo, lo que implica que pueden haber sido ventajosos para la supervivencia humana.

“Los neandertales vivían fuera de África, en climas duros, propios de la Edad de Hielo, y estaban adaptados al clima y a los patógenos de esos entornos. Cuando los humanos modernos abandonaron África y se cruzaron con los neandertales, algunos individuos heredaron genes neandertales que presumiblemente les permitieron adaptarse y prosperar mejor en ese entorno”, afirmó Iasi.

“El hecho de que encontremos algunas de estas regiones ya en muestras de hace 30.000 años muestra que algunas de estas regiones en realidad se adaptaron inmediatamente después de la introgresión”, añadió Chintalapati.

Es posible que otros genes, como el que confiere resistencia a los coronavirus, no hayan sido útiles inmediatamente, pero lo fueron más tarde. “El entorno cambia y algunos genes se vuelven beneficiosos”, dijo Peter.

Actualmente, Moorjani está estudiando secuencias neandertales en personas de ascendencia del este de Asia, que no solo tienen un mayor porcentaje de genes neandertales, sino también algunos genes (hasta el 0,1% de su genoma) de otro grupo de homínidos tempranos, los denisovanos.

“Es realmente genial poder mirar al pasado y ver cómo las variantes heredadas de nuestros primos evolutivos, los neandertales y los denisovanos, cambiaron con el tiempo”, dijo Moorjani. “Esto nos permite comprender la dinámica de la mezcla de neandertales y humanos modernos”.