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¿Cómo se lee el ADN de huesos, dientes y suelo de hace miles o millones de años, y qué nos cuenta?

Categoría: Historia y cultura

En una cueva del sur de Siberia se encontró un pequeño fragmento de hueso de dedo. Al leer el ADN extraído de ese hueso, se descubrió un grupo humano que nadie conocía hasta entonces, al que se llamó «denisovano». [3]

¿Por qué es posible leer el ADN de huesos de hace decenas de miles de años? Además, se dice que los genes de esas personas antiguas siguen presentes en nuestros cuerpos actuales. El ADN preservado en huesos antiguos ha revelado grupos humanos difíciles de distinguir solo por sus restos óseos. Veremos cómo se lee este ADN y ejemplos con mamuts y los jomon de Japón.

1. El hueso de un dedo de la cueva Denisova revela un nuevo grupo humano

La cueva Denisova se encuentra en el sur de Siberia. En 2010, se leyó el genoma a partir del ADN extraído de un hueso de dedo hallado en esta cueva. El genoma es el conjunto total de información que construye el cuerpo.

Al analizarlo, se vio que pertenecía a un grupo que compartía un ancestro común con los neandertales, pero que no era ni neandertal ni humano moderno. Este grupo fue nombrado «denisovano». [3] También se informó que el genoma mitocondrial de un diente encontrado en la cueva era muy similar al del hueso de dedo. [3]

El doctor Svante Pääbo, pionero en el campo del ADN antiguo, recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2022 por sus logros al leer el genoma de los neandertales y descubrir a los denisovanos. [1] Lo curioso aquí es que, teniendo como única pista un fragmento de hueso, se pudo afirmar que se trataba de un «nuevo pariente humano». En la siguiente sección veremos la conexión entre esas personas y nosotros.

2. Los denisovanos no son nuestros ancestros, pero parte de sus genes se mezcló con los nuestros

No somos sus ancestros, sino que una parte de sus genes se mezcló con los nuestros. En 2010, se publicó un borrador del genoma de más de 4 mil millones de bases a partir de los huesos de tres neandertales. Los neandertales desaparecieron hace aproximadamente 30.000 años, pero los humanos modernos de Eurasia tenían más diferencias genéticas comunes con los neandertales que los humanos modernos del sur del Sahara, en África. [2]

Esto indica que hubo un flujo de genes entre los ancestros de las personas que salieron de África y los neandertales. Sin embargo, esto no significa que los neandertales fueran nuestros ancestros directos. La proporción es muy pequeña, unos pocos por ciento o menos. [2]

¿Ayudaron los genes denisovanos a vivir en montañas altas? Se estimó en 2010 que los genes denisovanos contribuyeron al 4-6% del genoma de las personas de Melanesia. [3] También se dice que el tipo de gen EPAS1, relacionado con la vida en altitud en las personas de Tíbet, proviene de los denisovanos. Se estimó que la incorporación ocurrió hace unos 48.700 años y que el tipo comenzó a extenderse hace unos 9.000 años (estudio de 2021). [4] No obstante, esta es una estimación con un rango amplio. El intervalo de confianza (el rango en el que se cree que está la estimación) para la fecha de incorporación es de hace unos 16.000 a 59.500 años, y para el inicio de la expansión, de hace unos 2.500 a 42.000 años, variando según el estudio. [4]

Se dice que estos antiguos flujos genéticos también influyen en cómo nuestro sistema inmunológico actual reacciona a las infecciones. [1] Entonces, ¿por qué el ADN de huesos de hace decenas de miles de años no se destruye y puede leerse?

3. Cómo se lee el ADN de huesos antiguos frágiles sin que lo contamine el ADN moderno

En los museos, el ADN moderno puede contaminar las muestras. Los huesos antiguos se contaminan con el ADN de personas modernas, como quienes los tocan, mientras se almacenan durante décadas en los museos. Ya están mezclados antes de llegar al laboratorio. En 2014, investigadores de la Universidad de Upsala mostraron un método para separar y extraer el ADN antiguo mediante métodos estadísticos en el equipo, incluso si el ADN moderno supera en cantidad al antiguo. Sin embargo, el ADN debe tener al menos mil años de antigüedad. [5]

¿Qué hueso usar? Dentro del cráneo, el hueso petroso, que aloja el oído interno, es popular porque el ADN antiguo se conserva muy bien en esa zona. En una comparación, la proporción de ADN de la persona original era en promedio del 40,0% en el hueso petroso y del 2,2% en el hueso parietal. [6] Esto son promedios de un solo estudio, que muestran una gran diferencia según la parte del hueso.

Con estos ingeniosos métodos, ¿hasta qué antigüedad se puede leer el ADN?

4. Cómo se leyó el genoma de dientes de mamut de hace más de 1 millón de años

Dientes excavados en la década de 1970 hablaron medio siglo después. En 2021, se informó que se extrajo ADN a escala genómica de tres dientes de mamut encontrados en el noreste de Siberia en la década de 1970. Dos de ellos tenían más de 1 millón de años. Hasta entonces, los datos de genoma más antiguos eran de caballos de hace 780.000 a 560.000 años. [7]

De este mamut antiguo se encontró un linaje desconocido hasta entonces. Se le llama mamut Krestovka y es el ancestro de los mamuts que cruzaron primero a Norteamérica. El mamut colombiano de Norteamérica nació de la hibridación de este linaje y otro durante el Pleistoceno medio, con una mezcla casi al 50%. [7]

Además, se mostró que la mayoría de los cambios proteicos para que el mamut lanudo resistiera el frío ya existían hace 1 millón de años. [7] Hasta ahora hemos hablado de huesos y dientes. ¿Se puede leer el pasado desde la tierra sin huesos?

5. Cómo el ADN del suelo muestra un bosque de Groenlandia de hace 2 millones de años

En 2022, se publicó un estudio que analizó el ADN ambiental del suelo de capas geológicas de hace unos 2 millones de años en el norte de Groenlandia. El ADN ambiental es el ADN dejado en el suelo o el agua, no el del cuerpo del organismo en sí. A partir de ello, se reconstruyó un bosque boreal abierto con una mezcla de álamos, abedules y árboles del grupo de los nezuco. [8]

En cuanto a animales, se confirmó ADN mitocondrial de liebres, mastodontes, renos, roedores y gansos, y se supo que había cangrejos herradura (カブトガニ). El Ártico de entonces era más cálido que ahora, y el ecosistema reconstruido no tiene equivalentes actuales. [8]

¿Por qué sobrevivió ADN tan antiguo? Se cree que la razón por la que el ADN ambiental antiguo sobrevivió es probablemente porque se pegó a la superficie de los minerales. Aún es una etapa de «probablemente». Sin embargo, se mostró la posibilidad de rastrear conjuntos de seres vivos del pasado mediante ADN, incluso en lugares con pocos fósiles. [8] Entonces, ¿qué sabemos del pasado cercano a nosotros en Japón mediante ADN?

6. Qué muestra el genoma de una mujer jomon sobre su relación con los japoneses actuales

El equipo del Museo Nacional de Ciencia y Naturaleza y otros leyó con alta precisión el genoma completo de una mujer jomon (individuo n.º 23) de hace unos 3.800 años, excavada del sitio arqueológico Funadomari en la isla Rebun, Hokkaido (anunciado en 2019). Se pudieron estimar el tipo de cerumen y la tolerancia al alcohol. También se encontró una mutación en el gen CPT1A, considerada ventajosa para el metabolismo de dietas altas en grasas. Es un tipo común en grupos del círculo ártico, pero casi inexistente en los japoneses modernos. [9]

¿Cuántos genes jomon tienen los japoneses actuales? Según los informes que transmitieron el anuncio del Museo Nacional de Ciencia y Naturaleza, la proporción de genoma heredado de los jomon varía por región: aproximadamente el 10% en personas de Honshu muestreadas en Tokio, el 30% en Okinawa y el 70% en los ainu de Hokkaido. [10] Es una estimación aproximada (una guía) basada en informes y un estudio de pocas personas. Se dice que los japoneses modernos son el resultado de la mezcla de jomon y personas que llegaron desde el período Yayoi en adelante.

Además, el análisis del genoma de una persona de ascendencia jomon de hace unos 2.500 años en Honshu (IK002) informó que se posiciona en un linaje antiguo entre las personas del este y noreste de Asia, y podría representar a los primeros migrantes que viajaron hacia el norte desde el sudeste asiático. Se señaló que es genéticamente cercano a los pueblos indígenas de Taiwán y se sugirió la posibilidad de una ruta costera. [11]

7. Cómo ver en un museo dónde se encontró cada objeto de una exposición

Si hay una exposición del período Jomon en un museo cercano, visítala. Junto a los objetos expuestos, generalmente se escribe «dónde se encontró». Investiga qué tipo de lugar era ese sitio y de qué época son los objetos, y observa pensando en qué pistas quedan en la tierra o los huesos; la forma en que ves las cosas cambiará.

Una de las fuentes de este artículo, el anuncio del Museo Nacional de Ciencia y Naturaleza, presenta los resultados del equipo que estudió el genoma de los jomon. Desde páginas de noticias o explicaciones, puedes seguir rastros hacia otros artículos.

Fuentes

  1. Lindau Nobel, "Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2022" https://www.lindau-nobel.org/nobel-prize-in-physiology-or-medicine-2022/ (Resumen del anuncio del comité Nobel sobre el motivo del premio a Pääbo y el flujo de genes.)
  2. Green et al. 2010, Science, "Un borrador de secuencia del genoma neandertal" https://europepmc.org/article/MED/20448178 (Sobre el borrador del genoma neandertal y el flujo de genes.)
  3. Reich et al. 2010, Nature, "Historia genética de un grupo de homínidos arcaicos de la cueva Denisova en Siberia" https://europepmc.org/article/MED/21179161 (Sobre el descubrimiento de los denisovanos y la estimación de su contribución a las personas de Melanesia.)
  4. PNAS 2021, "La historia y evolución del haplotipo denisovano-EPAS1 en los tibetanos" https://europepmc.org/search?query=%22Denisovan-EPAS1%20haplotype%20in%20Tibetans%22 (Resumen de los resultados de búsqueda sobre el gen de adaptación a la altitud en Tíbet y los denisovanos.)
  5. Universidad de Upsala, "Nuevo método rescata ADN de huesos neandertales contaminados" https://www.uu.se/en/press/press-releases/2014/2014-01-27-new-method-rescues-dna-from-contaminated-neandertal-bones (Sobre la contaminación por ADN moderno y el método para separar y extraer el ADN antiguo.)
  6. Genome Research 2020 / bioRxiv, Comparación de la preservación de ADN en el hueso petroso https://www.biorxiv.org/node/1318808 (Resumen de los resultados de búsqueda sobre la facilidad de conservación del ADN antiguo en el hueso petroso.)
  7. van der Valk et al. 2021, Nature https://europepmc.org/article/MED/33597750 (Sobre el genoma de mamuts de hace más de 1 millón de años y sus linajes.)
  8. Kjær et al. 2022, Nature https://europepmc.org/article/MED/36477129 (Sobre el ADN ambiental de hace unos 2 millones de años, la reconstrucción del bosque boreal y la razón de la supervivencia del ADN.)
  9. Página de explicación que presenta el comunicado de prensa del Museo Nacional de Ciencia y Naturaleza (13 de mayo de 2019) https://medibio.tiisys.com/25552/3/ (Sobre el genoma de la mujer jomon del sitio Funabori. Página de explicación.)
  10. Informe del Nikkei Shimbun (anuncio de 2019 del Museo Nacional de Ciencia y Naturaleza) https://www.nikkei.com/article/DGXMZO44722870T10C19A5CR8000/ (Sobre las diferencias regionales en la proporción de genoma heredado de los jomon. Informe.)
  11. Kanzawa-Kiriyama et al. 2020, Communications Biology, "El análisis del genoma antiguo jomon arroja luz sobre los patrones de migración de las primeras poblaciones de Asia oriental" https://europepmc.org/search?query=%22Ancient%20Jomon%20genome%20sequence%20analysis%20sheds%20light%22 (Resumen de los resultados de búsqueda sobre el análisis del individuo de ascendencia jomon de hace unos 2.500 años.)