EL GENOMA NEANDERTAL

TOMADO DE: http://www.cienciorama.ccadet.unam.mx/articulos_extensos/219_extenso.pdf

“El genoma neandertal

Alicia García Bergua*

Un gran equipo internacional de investigadores del Proyecto del Genoma Neandertal dirigido por el doctor Svante Pääbo, paleogenetista del Instituto Max Planck de Leipzig, Alemania, pudo analizar una secuencia equivalente al 60% del genoma neandertal obtenida a partir de las cadenas de ADN de tres fragmentos de hueso de tres mujeres neandertales que vivieron en Croacia hace más de 38,000 años. Este análisis resulta muy importante porque permite por primera vez en la historia comparar al ser humano con un ser de su misma especie, es decir, de características muy similares. Como ya se dijo en otra nota de Cienciorama, los neandertales tenían un cerebro muy similar al nuestro, fabricaban herramientas, se adornaban, enterraban a sus muertos, tenían el gen FOXP2 (afecta al lenguaje y su articulación) y el aparato fonológico necesarios para comunicarse con un lenguaje.

Al comparar la composición del genoma nuclear neandertal con los genomas completos de cinco seres humanos actuales de las distintas regiones del mundo, los investigadores hallaron que los europeos y los asiáticos comparten entre e1 1 y el 4% de su ADN nuclear con los neandertales, pero los africanos no. Esto sugiere que los primeros Homo sapiens se cruzaron con los neandertales después de abandonar África y se dispersaran en Asia y Europa. Al parecer, la evidencia es incontrovertible y hace suponer -al contrario de lo que se pensó durante mucho tiempo- que los neandertales no desaparecieron súbitamente debido a fenómenos climáticos y a la aparición de Homo sapiens en su territorio, sino que hasta cierto punto siguen vivos dentro sus descendientes de europeos o asiáticos.

El descubrimiento de que estas dos especies pudieron aparearse sorprendió mucho a los investigadores del genoma neandertal, pues no había signo alguno de dicho evento en el análisis completo del genoma mitocondrial neandertal ni en los primeros estudios de genes de otros linajes neandertales.1 Hasta entonces no se había revisado el genoma nuclear humano con esta intención de hallar rastros neandertales. En un principio muchos investigadores pensaban que podía haber habido cruzamientos pero sin descendencia entre los neandertales y los seres humanos. Pero los investigadores se dieron cuenta de que el ADN nuclear neandertal tendía a ser más parecido al europeo de Homo sapiens que al africano y aunque al comienzo pensaron que era sólo una desviación estadística, pudieron ver que esta tendencia persistía y la confirmaron con distintos métodos y en diferentes laboratorios. La tendencia les hizo pensar que sí había habido cruzamientos entre ambas especies homínidas habían sido muy pocos. Para probar rigurosamente la hipótesis de estos pocos apareamientos, compararon el ADN nuclear neandertal de los huesos de las tres mujeres neandertales que vivieron en la cueva de Vindija en Croacia, hace entre 38,000 y 48,000 años, con cantidades mucho más pequeñas de ADN nuclear proveniente de neandertales que vivieron en España, Alemania y Rusia en los mismos periodos, para tener un modelo de este ADN que representara a la mayor parte de su distribución geográfica.

Una vez que lograron hacer un modelo de la composición del genoma nuclear neandertal lo compararon con el genoma del chimpancé para determinar cuáles características compartía con él y así saber cuál era el material genético específico del neandertal. Si se compara el material genético de los seres humanos actuales y de los neandertales con el del chimpancé resulta que comparten alrededor de un 99%, pues los tres tienen un ancestro común. Después compararon las variantes genéticas específicas de los neandertales con las de los genomas completos de cinco seres humanos actuales: un san proveniente de Sudáfrica, un yoruba de África occidental, un papua de Nueva Guinea, un han de China y un francés. Escogieron una persona de Papua, Nueva Guinea, porque los neandertales nunca estuvieron allí.

El equipo midió la proximidad genética de los neandertales con distintos pares de estos seres humanos actuales de distintos continentes observando sitios del genoma que difieren entre los individuos por un solo nucleótido o base de la cadena de ADN para que las diferencias resultaran claras. Al comparar a los neandertales con los asiáticos y los europeos hallaron variaciones comunes en 78 nucleótidos (las partes del ADN que le dan capacidad a los genes de producir proteínas) y estas variaciones están sólo en cinco genes humanos que tienen más de una mutación. Que estas mutaciones sean tan pocas es lo interesante; y se dan, por ejemplo, en genes que producen proteínas importantes para sanar heridas, para el movimiento del flagelo de los espermatozoides y para la transcripción genética. Varias de estas mutaciones provenientes de los genes neandertales que son ahora parte de los genes del ser humano han dado lugar a nucleótidos o bases del ADN nuclear que producen proteínas que se expresan en la piel, en las glándulas sudoríparas, en las vainas internas de las raíces capilares y en la pigmentación de la piel. Hay mutaciones en tres a seis genes que tuvieron como consecuencia cambios en la piel, aunque no se sabe todavía de qué tipo. Muchos de los cambios no tuvieron ningún efecto y probablemente se fueron acumulando, pero los investigadores también utilizaron este estudio de los neandertales para hallar cambios evolutivos a nivel genético que han sido beneficiosos para los humanos modernos y cuya frecuencia se ha elevado en ciertas poblaciones. Se han identificado para ello 15 regiones que contienen entre uno y doce genes. La región más grande está ubicada en el cromosoma 2 y contiene el gene THADA; es una región que varía en los seres humanos modernos y que ha sido asociada con la diabetes tipo 2. Los cambios en este gene afectan el metabolismo de los seres humanos modernos.

Otras mutaciones parecen estar en genes importantes para el desarrollo cognitivo y cuando se expresan en las personas pueden contribuir también, pero no en la mayoría de los casos, a enfermedades como síndrome de Down, esquizofrenia y autismo. Un gene, el RUNX, está asociado con una enfermedad que lleva consigo varias anormalidades del desarrollo como clavículas encontradas y caja torácica en forma de campana. Los neandertales tenían el torax así y posiblemente clavículas peculiares, pero aún se tiene que saber más acerca de la expresión fisiólógica de todas estas diferencias genéticas, pues que los genes contengan cierta información no quiere decir que ésta se exprese en los organismos necesariamente.

Para comprobar el flujo de los nucleótidos de los genes neandertales a los humanos asiáticos y europeos, los investigadores utilizaron dos métodos más. Compararon grandes regiones del genoma de los antecesores europeos y africanos (para esto último utilizaron el genoma afroamericano, publicado en el Proyecto del Genoma Humano [buscar en Cienciorama genoma], que representa a los antecesores africanos) con las regiones del genoma neandertal y hallaron que los segmentos neandertales y europeos eran mucho más parecidos entre sí.

Y finalmente, el genetista de poblaciones Rasmus Nielsen de la Universidad de California, en Berkeley, escaneó los segmentos ancestrales y específicos del genoma humano, es decir, los que tuvo desde su origen hace 200,000 años , e identificó trece regiones variables e inusuales del genoma humano que fueran evolutivamente antiguas y estuvieran ausentes en 23 genomas afroamericanos actuales (pues como se dijo antes su genoma es representativo de los antecesores africanos) y que existieran en otros ancestros de Homo sapiens, en 48 europeos y asiáticos actuales Así, haciendo comparaciones, el equipo halló que diez de las trece regiones variables del genoma de los seres humanos actuales de Asia y Europa provienen de los neandertales. Esta hipótesis de apareamiento se adecua a los fósiles y herramientas de piedra de hace 80,000 años hallados en las cuevas de Skhul, Qafzeh y Tabun, que indican que fueron ocupadas intermitentemente por Homo sapiens y por neandertales. Estos fósiles y herramientas hacen pensar que ambas especies convivieron en ellas durante 10,000 años.

Hay quienes piensan que este cruzamiento entre especies pudo haber ocurrido con un grupo de Homo sapiens que salió de África hace 60,000 años y probablemente halló a los neandertales con los que conviviría 10,000 años en las cuevas. Quizá se deba a este cruce que el esqueleto neandertal de una hembra hallado en la cueva de Tabun luzca menos robusto.

Lo curioso es que se pensaba que la probabilidad de este cruzamiento hubiera sido más tarde, en Francia, hace entre 45,000 y 35,000 años, donde también coexistieron ambas especies y donde algunos investigadores piensan que los neandertales imitaban las herramientas de piedra que fabricaba Homo sapiens. Por alguna razón que ahora no se alcanza a entender, ambas especies no se cruzaron más. La genetista Sarah Tishkoff, de la Universidad de Pensilvania, se pregunta si hubo acaso una barrera cultural que lo evitó”.

* Alicia García Bergua, es escritora y divulgadora de la ciencia. E-mail: aligarcia@gmail.com

Nota

1Se supone que el ADN de la mitocondria de la célula suele tener mayor antigüedad porque no es tan recombinante como el del núcleo y siempre proviene de la madre; gracias a este ADN mitocondrial se pudo ir hacia atrás y reconstruir en la década de los ochenta del siglo pasado, el origen africano de la especie humana. Cuando se vio que los ADN mitocondriales más antiguos provenían de África se hizo un estudio para comprobar si en África estaban todos los ADN nucleares de la población mundial mediante muestras sanguíneas de todas las poblaciones, y se comprobó que sí. Este estudio fue el gran antecedente de la investigación del genoma humano.

Bibliografía
*Science, número especial sobre el genoma neandertal, 2010.

*Matt Riddley, Genoma. La autobiografía de una especie en 23 capítulos, Taurus, México, 2004.

*Matt Riddley, Qué nos hace humanos, Taurus, México, 2004.

*Los genes ?periféricos? del neandertal, al descubierto, Público.es

Imagen del icono tomada de http://www.publico.es/ciencias/70893/neandertales/rompen/ silencio/300/siglos

El genoma neandertal

Alicia García Bergua*

Un gran equipo internacional de investigadores del Proyecto del Genoma Neandertal dirigido por el doctor Svante Pääbo, paleogenetista del Instituto Max Planck de Leipzig, Alemania, pudo analizar una secuencia equivalente al 60% del genoma neandertal obtenida a partir de las cadenas de ADN de tres fragmentos de hueso de tres mujeres neandertales que vivieron en Croacia hace más de 38,000 años. Este análisis resulta muy importante porque permite por primera vez en la historia comparar al ser humano con un ser de su misma especie, es decir, de características muy similares. Como ya se dijo en otra nota de Cienciorama, los neandertales tenían un cerebro muy similar al nuestro, fabricaban herramientas, se adornaban, enterraban a sus muertos, tenían el gen FOXP2 (afecta al lenguaje y su articulación) y el aparato fonológico necesarios para comunicarse con un lenguaje.

Al comparar la composición del genoma nuclear neandertal con los genomas completos de cinco seres humanos actuales de las distintas regiones del mundo, los investigadores hallaron que los europeos y los asiáticos comparten entre e1 1 y el 4% de su ADN nuclear con los neandertales, pero los africanos no. Esto sugiere que los primeros Homo sapiens se cruzaron con los neandertales después de abandonar África y se dispersaran en Asia y Europa. Al parecer, la evidencia es incontrovertible y hace suponer -al contrario de lo que se pensó durante mucho tiempo- que los neandertales no desaparecieron súbitamente debido a fenómenos climáticos y a la aparición de Homo sapiens en su territorio, sino que hasta cierto punto siguen vivos dentro sus descendientes de europeos o asiáticos.

El descubrimiento de que estas dos especies pudieron aparearse sorprendió mucho a los investigadores del genoma neandertal, pues no había signo alguno de dicho evento en el análisis completo del genoma mitocondrial neandertal ni en los primeros estudios de genes de otros linajes neandertales.1 Hasta entonces no se había revisado el genoma

nuclear humano con esta intención de hallar rastros neandertales. En un principio muchos investigadores pensaban que podía haber habido cruzamientos pero sin descendencia entre los neandertales y los seres humanos. Pero los investigadores se dieron cuenta de que el ADN nuclear neandertal tendía a ser más parecido al europeo de Homo sapiens que al africano y aunque al comienzo pensaron que era sólo una desviación estadística, pudieron ver que esta tendencia persistía y la confirmaron con distintos métodos y en diferentes laboratorios. La tendencia les hizo pensar que sí había habido cruzamientos entre ambas especies homínidas habían sido muy pocos. Para probar rigurosamente la hipótesis de estos pocos apareamientos, compararon el ADN nuclear neandertal de los huesos de las tres mujeres neandertales que vivieron en la cueva de Vindija en Croacia, hace entre 38,000 y 48,000 años, con cantidades mucho más pequeñas de ADN nuclear proveniente de neandertales que vivieron en España, Alemania y Rusia en los mismos periodos, para tener un modelo de este ADN que representara a la mayor parte de su distribución geográfica.

Una vez que lograron hacer un modelo de la composición del genoma nuclear neandertal lo compararon con el genoma del chimpancé para determinar cuáles características compartía con él y así saber cuál era el material genético específico del neandertal. Si se compara el material genético de los seres humanos actuales y de los neandertales con el del chimpancé resulta que comparten alrededor de un 99%, pues los tres tienen un ancestro común. Después compararon las variantes genéticas específicas de los neandertales con las de los genomas completos de cinco seres humanos actuales: un san proveniente de Sudáfrica, un yoruba de África occidental, un papua de Nueva Guinea, un han de China y un francés. Escogieron una persona de Papua, Nueva Guinea, porque los neandertales nunca estuvieron allí.

El equipo midió la proximidad genética de los neandertales con distintos pares de estos seres humanos actuales de distintos continentes observando sitios del genoma que difieren entre los individuos por un solo nucleótido o base de la cadena de ADN para que las diferencias resultaran claras. Al comparar a los neandertales con los asiáticos y los europeos hallaron variaciones comunes en 78 nucleótidos (las partes del ADN que le dan capacidad a los genes de producir proteínas) y estas variaciones están sólo en cinco genes humanos que tienen más de una mutación. Que estas mutaciones sean tan pocas es lo interesante; y se dan, por ejemplo, en genes que producen proteínas importantes para sanar heridas, para el movimiento del flagelo de los espermatozoides y para la transcripción genética. Varias de estas mutaciones provenientes de los genes neandertales que son ahora parte de los genes del ser

humano han dado lugar a nucleótidos o bases del ADN nuclear que producen proteínas que se expresan en la piel, en las glándulas sudoríparas, en las vainas internas de las raíces capilares y en la pigmentación de la piel. Hay mutaciones en tres a seis genes que tuvieron como consecuencia cambios en la piel, aunque no se sabe todavía de qué tipo. Muchos de los cambios no tuvieron ningún efecto y probablemente se fueron acumulando, pero los investigadores también utilizaron este estudio de los neandertales para hallar cambios evolutivos a nivel genético que han sido beneficiosos para los humanos modernos y cuya frecuencia se ha elevado en ciertas poblaciones. Se han identificado para ello 15 regiones que contienen entre uno y doce genes. La región más grande está ubicada en el cromosoma 2 y contiene el gene THADA; es una región que varía en los seres humanos modernos y que ha sido asociada con la diabetes tipo 2. Los cambios en este gene afectan el metabolismo de los seres humanos modernos.

Otras mutaciones parecen estar en genes importantes para el desarrollo cognitivo y cuando se expresan en las personas pueden contribuir también, pero no en la mayoría de los casos, a enfermedades como síndrome de Down, esquizofrenia y autismo. Un gene, el RUNX, está asociado con una enfermedad que lleva consigo varias anormalidades del desarrollo como clavículas encontradas y caja torácica en forma de campana. Los neandertales tenían el torax así y posiblemente clavículas peculiares, pero aún se tiene que saber más acerca de la expresión fisiólógica de todas estas diferencias genéticas, pues que los genes contengan cierta información no quiere decir que ésta se exprese en los organismos necesariamente.

Para comprobar el flujo de los nucleótidos de los genes neandertales a los humanos asiáticos y europeos, los investigadores utilizaron dos métodos más. Compararon grandes regiones del genoma de los antecesores europeos y africanos (para esto último utilizaron el genoma afroamericano, publicado en el Proyecto del Genoma Humano [buscar en Cienciorama genoma], que representa a los antecesores africanos) con las regiones del genoma neandertal y hallaron que los segmentos neandertales y europeos eran mucho más parecidos entre sí. Y

finalmente, el genetista de poblaciones Rasmus Nielsen de la Universidad de California, en Berkeley, escaneó los segmentos ancestrales y específicos del genoma humano, es decir, los que tuvo desde su origen hace 200,000 años , e identificó trece regiones variables e inusuales del genoma humano que fueran evolutivamente antiguas y estuvieran ausentes en 23 genomas afroamericanos actuales (pues como se dijo antes su genoma es representativo de los antecesores africanos) y que existieran en otros ancestros de Homo sapiens, en 48 europeos y asiáticos actuales Así, haciendo comparaciones, el equipo halló que diez de las trece regiones variables del genoma de los seres humanos actuales de Asia y Europa provienen de los neandertales. Esta hipótesis de apareamiento se adecua a los fósiles y herramientas de piedra de hace 80,000 años hallados en las cuevas de Skhul, Qafzeh y Tabun, que indican que fueron ocupadas intermitentemente por Homo sapiens y por neandertales. Estos fósiles y herramientas hacen pensar que ambas especies convivieron en ellas durante 10,000 años.

Hay quienes piensan que este cruzamiento entre especies pudo haber ocurrido con un grupo de Homo sapiens que salió de África hace 60,000 años y probablemente halló a los neandertales con los que conviviría 10,000 años en las cuevas. Quizá se deba a este cruce que el esqueleto neandertal de una hembra hallado en la cueva de Tabun luzca menos robusto.

Lo curioso es que se pensaba que la probabilidad de este cruzamiento hubiera sido más tarde, en Francia, hace entre 45,000 y 35,000 años, donde también coexistieron ambas especies y donde algunos investigadores piensan que los neandertales imitaban las herramientas de piedra que fabricaba Homo sapiens. Por alguna razón que ahora no se alcanza a entender, ambas especies no se cruzaron más. La genetista Sarah Tishkoff, de la Universidad de Pensilvania, se pregunta si hubo acaso una barrera cultural que lo evitó.

* Alicia García Bergua, es escritora y divulgadora de la ciencia. E-mail: aligarcia@gmail.com

Nota

1Se supone que el ADN de la mitocondria de la célula suele tener mayor antigüedad porque no es tan recombinante como el del núcleo y siempre proviene de la madre; gracias a este ADN mitocondrial se pudo ir hacia atrás y reconstruir en la década de los ochenta del siglo pasado, el origen africano de la especie humana. Cuando se vio que los ADN mitocondriales más antiguos provenían de África se hizo un estudio para comprobar si en África estaban todos los ADN nucleares de la población mundial mediante muestras sanguíneas de todas las poblaciones, y se comprobó que sí. Este estudio fue el gran antecedente de la investigación del genoma humano.

Bibliografía
*Science, número especial sobre el genoma neandertal, 2010.

*Matt Riddley, Genoma. La autobiografía de una especie en 23 capítulos, Taurus, México, 2004.

*Matt Riddley, Qué nos hace humanos, Taurus, México, 2004.

*Los genes ?periféricos? del neandertal, al descubierto, Público.es

Imagen del icono tomada de http://www.publico.es/ciencias/70893/neandertales/rompen/ silencio/300/siglos

4 pensamientos en “EL GENOMA NEANDERTAL”

  1. MI MUY QUERISA SILVIA, ME HAS DEJADO ESTUPEFACTO CON TAN ESPLENDIDA INVESTIGACION, HE APRENDIDO MUCHO DE ELLA, OS FELICITO TANTO A TI COMO A * Alicia García Bergua, es escritora y divulgadora de la ciencia. COMO SIEMPRE ME SORPRENDES CON TUS ESCRITOS, CON EL CARIÑO DE SIEMPRE NOS SEGUIMOS ESCRIBIENDO Y LEYENDO, TU AMIGO MANUEL

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    1. Querido Manolo, no es mi investigación, sino una publicación de divulgación que hizo Alicia García Bergua, tratada de manera entendible para la mayoría de los lectores, había yo publicado otra versión más adecuada para conocedores de los términos usados en genética y en los estudios que se han hecho tanto del genoma humano, como del genoma neandertal, te paso el enlace, por si te interesa a ti o cualquier otro lector más especializado (aunque en esencia dicen lo mismo) http://metode.cat/es/revistas/documento/el-genoma-neandertal

      Me encontré con esta información al buscar si hay estudio sobre que el Neandertal tenía 48 cromosomas, como el chimpance, tal como lo dice Luis Carlos Campos, pero toda la información al respecto proviene de él, así que no lo he publicado, también se puede deber a que no es información “oficial” (tú me entiendes). Si sabes algo al respecto de los 48 cromosomas, por favor, pásame el dato.

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