Obtienen Genoma del Neandertal

Por admin/Sapiens
6 Mayo, 2010

Un equipo internacional de más de 50 investigadores de cinco países secuenció el genoma del neandertal a partir del ADN obtenido de muestras de polvo de huesos de tres neandertales hembras de 38 mil años de antigüedad, que arrojan nuevos datos en la evolución de los seres humanos modernos.

De acuerdo con la revista Science, los investigadores, encabezados por Svante Pääbo, de Antropología Evolutiva del Instituto Max-Planck de Alemania, compararon el genoma del neandertal con los de chimpancé y de cinco humanos modernos de diferentes partes del mundo y encontraron que existe una variedad de genes que pueden ser clave para la identidad humana.

Estos genes se propagaron rápidamente entre nuestra especie después de que los humanos y neandertales se separaron de un ancestro común, pero los científicos también descubrieron que los humanos modernos y los neandertales muy probablemente se entremezclaron, en pequeña medida, a partir de que ambas especies se encontraron por primera vez hace 80 mil años en el Medio Oriente y luego en Europa y Asia, hasta la desaparición del Homo neanderthalensis hace 30 mil años.

“Tener una primera versión del genoma del neandertal hace realidad un sueño de hace mucho tiempo. Por primera vez podemos identificar características genéticas que nos diferencian del resto de los organismos, incluyendo nuestros parientes evolutivos más cercanos”, dijo Pääbo.

Los neandertales son uno de los parientes evolutivos más cercanos al Homo sapiens y se estima que aparecieron hace alrededor de 400 mil años, emigraron de África, se extendieron a lo largo de Europa y Asia Occidental, y se extinguieron por causas aún desconocidas hace aproximadamente 30,000 años.

Tenemos tantas interrogantes sobre los neandertales, una no menor es ¿qué tanto eran como nosotros? El genoma del neandertal promete ser una fuente de información fructífera sobre los eventos evolutivos que produjeron a los humanos modernos y los neandertales”, dijo Andrew Sugden, editor internacional y subdirector de Science.

Hasta ahora, los investigadores han descifrado el 60 por ciento del genoma completo y debido a la cercanía entre ambas especies, un solo humano moderno y un solo neandertal pueden ser más similares uno al otro que lo que serían dos humanos modernos.

Pääbo y sus colegas compararon el genoma del desaparecido homínido con el del chimpancé y el de cinco individuos actuales de África del Sur, África Occidental, Papúa Nueva Guinea, China y Francia.

De esta manera, se obtuvieron 212 regiones genómicas con variaciones secuenciales que ocurren frecuentemente en humanos pero no en neandertales, y entre las 20 regiones con mayor evidencia de cambio hay tres genes que cuando mutan, afectan el desarrollo mental y cognitivo. Estos genes están relacionados con el síndrome de Down, la esquizofrenia y el autismo.

Otras regiones incluyeron un gen involucrado en el metabolismo energético, y otro que afecta el desarrollo del esqueleto craneal, la clavícula y la caja torácica.

Con este nuevo genoma, los investigadores produjeron la primera versión de un catálogo de características genéticas que existen en todos los humanos, pero que no se encuentran en neandertales o simios, lo que permitirá estudiar lo que separa a los humanos de otros organismos.

Humanos neandertalizados

En cualquier punto elegido al azar del genoma hay más similitud entre los humanos no africanos con el neandertal que con los individuos de África. Esto puede deberse a que los humanos primitivos se entremezclaron con los neandertales en el Medio Oriente, tras dejar África y antes de extenderse hacia Eurasia.

La señal de ADN del neandertal no solamente aparece en los genomas de europeos, sino también en gente del Este de Asia y de Papua Nueva Guinea, donde los neandertales nunca vivieron.

“La mayoría de la gente no lo había previsto”, dijo Richard Green, de la Universidad de California en Santa Cruz. “Encontramos la señal genética de neandertales en todos los genomas no africanos, lo que significa que esa adición en el genoma humano ocurrió probablemente en el Oriente Medio, y se comparte con todos los descendientes de los seres humanos que emigraron de África”.

Entre el 1 al 4 por ciento del genoma humano parece ser originario de los neandertales, lo que sugiere, de acuerdo con lo modelos de población, que existió un entrecruzamiento limitado entre ambas especies.

“Es genial saber que algunos de nosotros tenemos un poco de ADN del neandertal en nosotros, pero para mí el aspecto más fascinante de este proyecto es la oportunidad de buscar evidencia de la selección positiva que ocurrió poco después de que las dos especies se separaran”, dijo Pääbo.

Los investigadores señalan que de algún modo estos genes probablemente mejoraron las probabilidades de los antiguos humanos a sobrevivir o reproducirse.

El equipo de científicos desarrolló un método para buscar en regiones del genoma del humano moderno en donde nuevos genes se habían propagado a través de la población desde que las dos especies divergieron.

En un artículo complementario, otro equipo de investigadores presenta una nueva técnica para secuenciar regiones selectas del genoma del neandertal utilizando un enfoque de “captura de secuencia blanco” con la que se codifican proteínas con varias partes del genoma de otro individuo.

De esta manera, se han identificado 88 substituciones de aminoácidos que se han vuelto fijos en los humanos desde su divergencia con los neandertales, que más adelante se analizará si estos cambios pueden haber afectado la biología humana.

“Con esta investigación apenas estamos rasguñando la superficie”, dijo Green. “El genoma del neandertal es una mina de oro de información sobre la evolución humana reciente y será utilizado en los siguientes años”.

Los neandertales son los parientes humanos extintos más recientemente y ambas especies comparten un antepasado común de hace aproximadamente 800 mil años, mientras que los chimpancés divergieron de la misma línea del primates hace entre 5 millones y 7 millones de años.

El ADN del neandertal es 99.7 por ciento idéntico al del ser humano, y 98.8 por ciento similar al del chimpancé, misma similitud que mantiene el chimpancé con los humanos.

Nuevas tecnologías genómicas

Los investigadores desafiaron el reto de obtener ADN antiguo de huesos de los fósiles sin dañar la integridad de los restos, además de que eliminaron el ADN microbiano que había colonizado los huesos desde que murieron los individuos.

La secuencia del borrador del genoma del neandertal se compone de más de 3 mil millones de bases de nucleótidos que integran el código genético (A, C, T, y G) que se encadenan en la doble hélice del ADN.

Los huesos de los que se obtuvo la mayor parte del material genético proviene de huesos de neandertal encontrados en la cueva de Vindiga, Croacia, y cantidades más pequeñas de tres huesos de otros sitios.

Dadas las limitantes para contar con ADN fresco e intacto, los investigadores consideran la posibilidad de que los resultados puedan contener errores, pero al compararlos con los genomas humano y del chimpancé pudieron corregir algunas de sus limitaciones.

Así, compararon los lugares donde los seres humanos se diferencian de los chimpancés, mientras que los neandertales todavía tienen la secuencia ancestral del chimpancé, con lo que lograron determinar algunos rasgos genéticos exclusivos de los humanos.

Los investigadores catalogaron cambios genéticos que han ocurrido a lo largo de la evolución humana en los últimos 300 mil años.

Otro de los hallazgos importantes es que entre los neandertales y los humanos hay una diferencia de tan sólo 83 proteínas. “Somos increíblemente similares a los neandertales en el nivel de el proteoma, que es el sistema completo de las proteínas que nuestros genes decodifican”, señala Gregorio Hannon, del Cold Spring Harbor Laboratory.

El equipo de Hannon utilizó una tecnología llamada “arreglo y captura de resecuenciación”, que permite extraer información importante de los genomas, sobre una base muy selectiva, rápida, exacta y de bajo costo.

Esta técnica permitió amplificar pedacitos intactos de la muestra de ADN neandertal que estaba en contaminada en un 99.8 por ciento.

“Nuestra tecnología es particularmente útil en permitirnos trabajar con las muestras contaminadas”, dice Hannon. “Identificamos y después amplificamos enormemente esas porciones de la ADN blanco llamados exones”.

Los exones son estiramientos de ADN que codifican las proteínas y que abarcan solamente una pequeña fracción del total genoma de los seres humanos modernos (1 por ciento).

Los investigadores analizaron 14 mil segmentos del genoma completo que dan lugar a las proteínas que sabemos son diferentes en humanos y chimpancés.

Cerca del 75 por ciento son diferentes a los humanos en al menos un aminoácido. Estos cambios generan diferencias funcionales importantes porque pueden hacer que las proteínas en células sean mayores y probablemente ayude a explicar muchas de nuestras diferencias con el chimpancé.

Asimismo, localizaron 88 cambios en las secuencias de proteínas de neandertal y de proteínas humanas que podrían explicar, entre otras cosas, algunos cambios evolutivos encontrados en los genes responsables del desarrollo cognoscitivo, la estructura del cráneo, el metabolismo energético, la morfología de la piel y la cura de las heridas.

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