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Nuestros antepasados

The Journey of Man: a genetic Odissey.

Spencer Wells, 2003, Random House

Deep Ancestry: Inside the Genographic Project.

Spencer Wells, 2007, National Geographic.

Cro-magnon: How the Ice Age gave birth to the first modern humans

Brian Fagan, 2011, Bloomsbury Press

 

Nuestra especie, Homo sapiens, apareció hace relativamente poco tiempo (desde la perspectiva de la Evolución), entre 200.000 y 150.000 años, en algún lugar del Este de Africa. Al principio, nuestro modo de vida no debió ser muy diferente del de las otras especies del género Homo: H. heidelbergensis (nuestro probable antecesor directo) y H. erectus (mucho más antigua). Paradójicamente, en esa primera etapa nuestro aspecto físico debió ser muy semejante al de los humanos actuales pero los utensilios que fabricábamos eran casi indistinguibles de las especies anteriores.

Hace algo más de 70.000 años ocurrió algo que nos puso al borde de la extinción: la erupción del volcán Mount Toba, en Indonesia. Esta erupción, de una magnitud 1000 veces superior a la del Krakatoa, lanzó ingentes cantidades de gases y ceniza a la atmósfera. En consecuencia, un “invierno volcánico” se abatió sobre el planeta provocando un cambio climático a gran escala. A los H. sapiens no les pudo afectar la erupción directamente, pero las sequías y las bajas temperaturas hicieron que el número total de individuos descendiera peligrosamente. Se estima que tan sólo quedaron entre 1000 y 4000 hembras reproductoras; esto provocó un “cuello de botella genético” y es una de las razones por las que somos una especie con poca variabilidad genética.

Pero no nos extinguimos. Durante los siguientes 20.000 años nos fuimos recuperando lentamente y ocupando prácticamente la totalidad de continente africano. Debió llegar un momento en que la presión demográfica se hizo muy fuerte. Hace unos 55.000 años (la fecha es incierta) los humanos modernos salimos de Africa y comenzamos un viaje que nos llevaría a colonizar incluso los ambientes más duros del planeta. No era la primera vez que un grupo de homínidos abandonaba Africa, su patria ancestral. Homo erectus colonizó Eurasia hace 1,8 millones y Homo heidelbergensis hizo lo propio más tarde, dando lugar a los neandertales europeos. Pero a la postre, ninguna de estas especies ha sobrevivido.

Hace 40.000 años ya habíamos alcanzado Australia, Asia y Europa. Y 20.000 o 25.000 años después llegamos a América a través del estrecho de Behring. Muy probablemente, este viaje se realizó en buena parte siguiendo la línea de costa,  que entonces era  muy diferente de la actual. Las pruebas arqueológicas de esta migración deben de estar hoy día sumergidas bajo el agua, pero el estudio del DNA humano en combinación con los datos arqueológicos, paleoclimáticos y lingüísticos nos ha permitido reconstruir la imagen, aunque borrosa, de nuestro primer y definitivo viaje.

Aunque muy simplificado y con alguna licencia poética, este podría ser el relato que hace la Paleontología actual sobre el origen de los humanos modernos, una especie de Génesis con base científica, aunque seguramente no definitivo. El relato ha cambiado bastante en las últimas décadas y es muy probable que nuestro conocimiento sobre el tema siga aumentando. Esta historia fascinante sobre nuestros orígenes constituye el tema principal de los tres libro que he querido reseñar en esta entrada.

Spencer Wells, autor de los dos primeros, es uno de los científicos destacados en el estudio del DNA humano y líder del proyecto Genographics, cuyo objetivo es justamente obtener un mapa detallado de las migraciones humanas basado en la diversidad genética. Es, asímismo, un prolífico escritor de divulgación científica. Como suele ocurrir, ninguno de los libros está realmente disponible en español, a pesar de que ambos han sido traducido. “El viaje del Hombre” está descatalogado y “Nuestro Antecesores” agotado. Una muestra más de lo raquítico del mercado de libros de divulgación científica en nuestro idioma.

En “El viaje del Hombre”, Wells empieza por contarnos la historia de su particular campo de investigación. Tradicionalmente, la Paleontología se basaba sobre todo en el estudio de restos fósiles y artefactos de piedra. Sin embargo, en los últimos 25 años disciplinas muy dispares están haciendo contribuciones importantísimas; fundamentalmente la Genética Molecula, la Paleoclimatología y la Lingüística. Seguramente el gran pionero de gran fusión multidisciplinaria fue Luigi Cavalli-Sforza, el cual estaba convencido que el estudio combinado de la diversidad genética humana y la lingüística podía resolver muchos misterios históricos. Su trabajo, realizado en los años 60 y 70 empleó los marcadores genéticos que estaban disponibles en aquel momento, así que no es extraño que los métodos iniciales y algunas de sus conclusiones hayan sido superadas. No obstante, se le puede considerar como el fundador del campo.

Como casi siempre que se pronuncian juntas las palabras “genética” y “humana”, surge la polémica. Cavalli-Sforza y otros científicos (incluído Wells) son anti-racistas declarados. Aun así, el mero hecho de estudiar las diferencias genéticas humanas ha sido (y sigue siendo) un tema tabú. Todavía hay personas que piensan que hablar de diversidad genética en humanos es políticamente incorrecto. Paradójicamente, los estudios indican muy claramente que los humanos somos una especie con muy poca variabilidad genética comparada con otras especies, seguramente debido a lo reciente de nuestra evolución y al cuello de botella antes mencionado. Esto no significa que no pueda evaluarse el grado de parentesco genético entre individuos. Las nuevas tecnologías del DNA permiten distinguir muestras a nivel de individuo /pariente cercano, como las que se emplean en investigación forense. Técnicas similares permiten descifrar la genealogía de los indivuos de la población general. Esto es particularmente interesante si se trata de “nativos” (nativos son personas cuyos antecesores han vivido muchas generaciones en el mismo lugar); estos datos contribuirán en un futuro próximo (ya lo hacen) a  reconstruir nuestra historia.

Los dos libros de Wells tienen algunos puntos débiles ( particularmente el segundo). En primer lugar son algo desordenados. En ellos se  mezclan anécdotas personales varias con cuestiones de genética de poblaciones bastante especializadas (aunque no demasiado claramente expuestas) y, en cambio se trata otros asuntos de una forma muy elemental. En definitiva, no está claro a quién está dirigido el libro: el lector generalista puede quedarse in albis mientras que al lector especializado le puede llegar a aburrir. Otro aspecto negativo es el momento de la publicación. El Proyecto Genographics se encontraba a mitad de camino en el momento de escribir “Deep Ancestry” y el propio Wells no deja de recordarnos el carácter preliminar de los resultados ¿no hubiera sido mejor publicar el libro un poco más adelante? Con todo, ambos tienen un considerable valor para el lector interesado por este tema, siendo bastante  más compacto el primero que el segundo. De este último encuentro particularmente interesante los apéndices y figuras, que constituyen un resumen excelente y actualizado.

Cro-Magnon, de Brian Fagan es un libro mucho más logrado desde el punto de vista de la divulgación científica. Se centra un tema más concreto: los origenes de los europeos modernos ( o sea, lo Cro-Magnon), aunque de paso trata con bastante profundidad a los neandertales. Integra muy bien las diferentes fuentes de datos en las que se basa la paleonotología moderna, con particular énfasis en la paleo-climatología. También cuenta los avances en marcadores de DNA, de forma más sucinta y más eficaz que en los libros de Wells. Brian Fagan es, por otra parte un conocidísimo escritor en este campo que ha publicado varias obras de enorme éxito.

Cro-Magnon es un libro de divulgación que mantiene en todo momento el interés pero que muestra una vocación de libro de texto. El inconveniente es que el “tempo” resulta algo premioso, en su afán de ser didáctico. El autor no duda en repetir, resumir y volver a aclarar las cosas. Sin embargo, al final, el lector se queda con una clara imagen de Prehistoria europea, lo cual es más complicado de lo que parece ya que para ello tiene que manejar una cantidad notable de datos de fuentes diversas. En este sentido, las  figuras y esquemas ayudan mucho a retener y organizar la información. Sin duda, Cro-Magnon merece estar en la lista de best sellers del Los Angeles Times. La pregunta es: ¿cómo no se ha traducido todavía al español?

Si tuviera que elegir entre los tres me quedaría con este último, aunque (por supuesto) no son mutuamente incompatibles.

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Descubierta una nueva “especie” afín al Neanderthal

Denisovianos (o denisovanos). Ese es el nombre que se ha asignado a esta nueva especie? descubierta en la cueva de Denisova (en la foto), en las montañas Altai, al sur de Siberia. El hallazgo ha sido publicado en la revista Nature por el archiconocido equipo de Svante Pääbo (y otros colaboradores) del Instituto Max-Planck. Según este trabajo, los denisovianos fueron una especie cercana al Nenderthal que habitó en zonas del centro y este de Eurasia hasta una fecha tan cercana como 30.000 años.

Muy pocos restos han sido encontrados hasta la fecha; tan sólo un molar (de un adulto) y un meñique (de una niña), así que de momento es imposible ponerle cara a este nuevo miembro de nuestra familia. Sin embargo, se ha podido purificar DNA a partir del dedo y se ha obtenido una secuencia del genoma completo, que tiene una calidad bastante buena. Los análisis genéticosindican que la poseedora del meñique tenía una cercanía genética con el neaderthal mayor que la nuestra. El árbol filogenético de la figura adjunta nos muestra a los denisovianos como una especia hermana del Neanderthal

Sin embargo, el descubrimiento más sorprendente se produjo al comparar cuidadosamente las secuencias comunes entre el genoma denisoviano y los humanos modernos. Los datos indican sin lugar a dudas que se produjo un intercambio de material genético entre éstos y algunas poblaciones de humanos modernos, cuyos descendientes habitan en la actualidad en Nueva Guinea. Esta situación es paralela a la que ocurrió con los neanderthales, los cuales también tuvieron intercambiaron material genético con los humanos modernos en Europa Occidental. Se calcula que una pequela parte del genoma de los europeos (1-4%) proviene del neanderthal.

En definitiva, la hipótesis out of Africa, según la cual se produjo un desplazamiento de las especies humanas que habitaban Eurasia por los humanos modernos procedentes de Africa, parece que es un poquito más complicada. Al menos en dos ocasiones, los humanos modernos pillaron genes de dos especies pre-establecidas en Eurasia. No puede descartarse que haya otros parientes en nuestro álbum de familia por descubrir.

Los autores del trabajo prefieren no entrar en la polémica de si se trata de una especie diferente del neanderthal o no, amparándose en que ya hay bastante discusión sobre si los neanderthales constituyen una especie diferente a la nuestra.

¡Démos la bienvenida a nuestros primos denisovianos!

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La explosión de hace 10.000 años

Los tiempos deben estar cambiando, porque hace unos años este libro hubiera desatado un huracán de críticas y, sin embargo, ha pasado relativamente desapercibido (o al menos no se ha montado un cirio demasiado grande) ¿La razón? Sus autores, Cochran y Harpending, abren uno de los “melones” más temidos de la Biología/Psicología, el de las (supuestas) diferencias cognitivas entre grupos étnicos.

Pero empecemos por el principio. La tesis fundamental del libro es que la evolución humana no se ha detenido en los últimos milenios, sino que por el contrario, se ha acelerado con la llegada de la civilización y el progreso. Los autores sostienen que las nuevas condiciones de vida creadas por el desarrollo de la agricultura -primero- y por la creación de los estados  -después- crearon nuevas presiones selectivas en las poblaciones humanas. Esta idea no es, en sí misma, particularmente revolucionaria; lo que es difícil es presentar evidencia experimental sólida que la avale. Sin duda, los autores hacen un esfuerzo por argumentar bien sus tesis aunque, en mi opinión, éstas son de momento hipótesis cuya confirmación empírica queda bastante lejos. Hay que reconocer también que los autores son bastante honrados en ese sentido: dicen claramente cuándo están especulando y cuándo sus afirmaciones están bien sustentadas.

En esencia, Cochran y Harpending lanzan tres (arriesgadas) ideas a la palestra. La primera es que los humanos modernos (cro-magnon) que reemplazaron en Europa a los neanderthales debieron adquirir de éstos algunos alelos mediante un proceso conocido como introgresión. Dichos genes habrían permitido a los cro-magnones adaptarse a las duras condiciones europeas durante la última glaciación. La idea no es disparatada. Por ejemplo, se ha visto que el color del pelaje de los lobos de Alaska y Canadá se debe en cierta medida a un fenómeno de introgresión (más info). Sin embargo, los datos genéticos obtenidos hasta el momento muestran que cro-magnones y neanderthales permanecieron genéticamente separados. Es posible que en el futuro nuevos datos cambien el panorama, pero en este momento esta evidencia es inexistente (véase).

La segunda hipótesis tiene que ver con la aparición de la tolerancia a lactosa en nuestra especie. Este tema ha sido tratado otras veces en este blog (aquí). Los autores van un poco más lejos y afirman que la aparición de esta mutación que permite a los adultos ingerir leche, constituyó una ventaja determinante para los pueblos indoeuropeos hasta el punto de ser la causa de que la migración indo-europea tuviera lugar. De nuevo, es posible que haya sido así pero los datos en los que se basa la hipótesis son todavía insuficientes.

Por último, nos vamos a la hipótesis más controvertida de todas: según los autores, los judíos ashkenazi se vieron obligados a dedicarse a profesiones relacionadas con la banca y las finanzas de forma casi exclusiva durante la Edad Media; debido a esta presión selectiva, los ashkenazi serían más inteligentes que otros grupos étnicos. Los autores emplean el número de premios Nobel conseguidos por individuos con esta ascendencia en el último siglo.

Este tipo de controversias siempre suponen una especie de raya en la arena: hay que estar en contra o a favor. Así que voy a definirme: me niego a aceptar rayas en la arena. Por un lado, creo que los argumentos empleados por los autores son insuficientes (aunque presentan su caso de forma convincente). Sería necesario encontrar alelos claramente ligados a la inteligencia (entendida como IQ, lo que tiene una evidente limitación) y luego demostrar que en determinados grupos étnicos dichos alelos son más frecuentes que en otros. A día de hoy, los datos no son conclusivos ni mucho menos.

Por otra parte, me parece posible que una hipótesis de este tipo llegue a estar fuertemente apoyada por los datos algún (¿acaso no hay poblaciones genéticamente más altas que otras?). Cuando eso ocurra, estoy dispuesto a dejarme convencer, porque creo que la ciencia es mucho más importante y menos dañina a largo plazo que la corrección política (más sobre esto).

Pero ese día no ha llegado.

PS. Sobre la evolución de la especie humana en la actualidad hablaremos otro día

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Secuenciado el genoma del neanderthal

neanderthal

Para un blog interesado en la Evolución (y particularmente en la de los humanos), la noticia de la semana es, sin duda, la secuenciación del genoma (bastante) completo de nuestro querido primo Homo neanderthalensis. El anuncio lo realizó Svante Päabo (Instituto Max Planck, Leipzig, Alemania) en un congreso de la “American Association for the Advancement Science” en Chicago y se espera que los datos se publiquen en unos seis meses. La mayor parte del DNA utilizado proviene de un fragmento fósil encontrado en Vindija (Croacia); tiene unos 38.000 años de antigüedad y perteneció a una mujer.

No es la primera vez que se obtienen datos procedentes del DNA del neanderthal. En 1997 se secuenciaron 400 bases de la mitocondria y en 2008 se completó la secuenciación de este orgánulo. Los investigadores han conseguido lo que se denomina una secuencia 1x, lo que significa que el número de bases leído es similar al número de bases total del genoma (unas 3.000 megabases). El problema es que algunas bases son leídas varias veces y otras ninguna. En general, se requiere un recubrimiento de 10x o mayor para tener una seguridad razonable de que las bases están bien leídas. En definitiva, el genoma del neanderthal es, de momento, una especie de “borrador”, muchos menos seguro que los del chimpancé o el humano. Pero puede esperarse que se pueda obtener DNA de otros fósiles y con el tiempo y mucho esfuerzo, probablemente acabaremos teniendo una idea razonablemente buena de cómo eran los genes neanderthales.

¿Y qué nos dicen estos datos (aunque sean incompletos)? Para empezar, que las diferencias genéticas entre nosotros y nuestros primos son pequeñas; entre 1000 y 2000 aminoácidos diferentes (más un número desconocido de cambios en zonas no codificantes); en comparación, nos separan unos 50.000 cambios de aminoácidos del chimpancé. Otra cuestión que debería aclarar este proyecto es la vieja cuestión de si los neandertales han contribuido significativamente a nuestro pool genético. Para muchos, esta cuestión está razonablemente zanjada con secuenciación de la mitocondria. En fin, la respuesta sigue siendo: no, los neandertales no son nuestros antecesores directos y si hubo hibridación entre las dos especies, ésta debió ser mínima.

Los investigadores tratarán de encontrar posiciones en el DNA donde la secuencia del DNA neanderthal sea ancestral y difiera de la humana; tales sitios podrían identificar genes que hayan sufrido selección positiva durante la historia evolutiva reciente. Estos cambios serían los factores genéticos que nos hacen humanos. De momento, algunos estudios nos permiten “deducir” algunas características de los neandertales aunque no con una seguridad del 100%. Por ejemplo, Carles Lalueza-Fox, de la Universidad de Barcelona, encontró una variante del gen mclr, implicado en pigmentación, lo que sugiere que los neandertales podrían haber sido pelirrojos y de piel clara.

El genoma del neanderthal será una herramienta muy valiosa para escudriñar nuestro pasado; no obstante, no lo va a aclarar todo. Muchos aspectos de esta especie seguirán sin desvelarse. Aunque podamos acceder a su información genética, será imposible correlacionar cambios en los genes con características morfológicas o de conducta, cosa que sí puede hacerse con las especies vivientes.

Nuestros primos seguirán envueltos en la niebla

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Retratos de familia

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Cova Negra, Xátiva, Valencia. 30.000 años antes del presente

Este hombre de neanderthal escruta ansiosamente los alrededores de su cueva, para asegurarse que nadie le ha seguido hasta aquí. La caza había sido buena. Abatieron a un uro joven no lejos del río. Pero cuando estaban empezando a descuartizarlo aparecieron esos extraños seres de caras largas, arrojando sus azagayas que se mueven a la velocidad del rayo. Dos hombres cayeron; los demás lograron huir esta vez. Pero, ¿hasta cuando lo conseguirán?

Retrato: The Last Humans. G.J.Sawyer and V. Deak. 2007. Yale University Press.

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El molar del neandertal

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¿Por qué resultan los neandertales tan fascinantes? Seguramente ha sido la especie que alcanzó un mayor desarrollo cognoscitivo (después de la nuestra). Por otro lado, ya está bastante claro que los neandertales no son nuestros antecesores (aun queda algún escéptico), sino más bien nuestros “tíos”.También está claro que poseían un lenguaje y que tuvieron un notable éxito ecológico, siendo capaces de expandirse en las duras condiciones europeas en el periodo glaciar. Seres sociales, inteligentes, adaptables y tal vez muy diferentes de nosotros.

 

Aunque los fósiles de neandertales son abundantes y han sido bien estudiados, todavía hay muchas cosas que desconocemos sobre ellos. Algunos paleontólogos han encontrado una manera de obtener más información sobre estos fósiles, consistente en cortar un diente por la mitad, someterlo a tomografía micro-computerizada de alta resolución (mCT) y observar los pequeños detalles de la estructura interior. Visto por dentro, un diente revela anillos de crecimiento semejantes a los de un tronco de árbol, con la diferencia de que en este caso los anillos se deben a los sucesivos depósitos de esmalte. Análogamente, estas estructuras nos revelan detalles sobre el desarrollo del individuo a quien perteneció. Sólo existe un problema, digamos, un pequeño problema: hay que convencer al director de un museo para que nos deje partir en dos un preciado fósil de neandertal.

 

Al final, Tanya Smith, del Instituto Max-Plank de Leizpig, y sus colaboradores han conseguido que les dejen rajar un diente de Neandertal (supongo que habrán tenido que enviar algún jamón al “curator”) y el resultado de esta investigación nos lo cuentan en la revista PNAS (vol 104, 20220-20225). El diente perteneció a un niño de aproximadamente 8 años que habitó la cueva de Scladina (Bélgica) hace más de 80.000 años.

 

Los autores concluyen en su estudio que los neandertales posiblemente se desarrollaban más rápido que los humanos modernos. Esto contradice un trabajo anterior realizado por Cristopher Dean del University College de Londres. Así que tendrán que seguir rajando dientes fósiles para salir de dudas.

 

De acuerdo con estos resultados, es posible que dado su rápido crecimiento, los neandertales no pasaran por la adolescencia. Alguna ventaja habían de tener.

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