El mestizaje entre humanos arcaicos y modernos ocurrió durante el Paleolítico Medio y el Paleolítico Superior temprano . El mestizaje ocurrió en varios eventos independientes que incluyeron a neandertales y denisovanos , así como a varios homínidos no identificados . [2]
En Europa , Asia y el norte de África se produjeron varias veces cruces entre neandertales y denisovanos con humanos modernos . Se estima que los eventos de introgresión en los humanos modernos ocurrieron hace unos 47.000 a 65.000 años con los neandertales y hace unos 44.000 a 54.000 años con los denisovanos.
Se ha encontrado ADN derivado de neandertal en los genomas de la mayoría o posiblemente de todas las poblaciones contemporáneas, variando notablemente según la región. Representa entre el 1% y el 4% de los genomas modernos de las personas fuera del África subsahariana , aunque las estimaciones varían, y ninguno o hasta el 0,3% para los del África subsahariana. [3] Las poblaciones de habla cusita y semítica del Cuerno de África (como los etíopes ), que derivan una gran parte de su ascendencia de los euroasiáticos occidentales , tienen ~1% de ADN derivado de neandertal. [4]
El ADN derivado de neandertal es más alto en los asiáticos orientales , intermedio en los europeos y más bajo en los asiáticos del sudeste . [5] Según algunas investigaciones, también es menor en los melanesios y polinesios en comparación con los asiáticos orientales y los europeos. [5] Sin embargo, otras investigaciones encuentran una mayor mezcla neandertal en los melanesios, así como en los nativos americanos , que en los europeos (aunque no mayor que en los asiáticos orientales). [6]
La ascendencia derivada de los denisovanos está en gran medida ausente en las poblaciones modernas de África , Asia occidental y Europa. Las tasas más altas, con diferencia, de mezcla denisovana se han encontrado en poblaciones de Oceanía y algunas del sudeste asiático. Se estima que entre el 4% y el 6% del genoma de los melanesios modernos se deriva de los denisovanos, pero las cantidades más altas detectadas hasta ahora se encuentran en las poblaciones de negritos de Filipinas . Mientras que algunas poblaciones de negrito del sudeste asiático tienen una mezcla denisovana, otras, como los andamaneses , no tienen ninguna. Además, se han encontrado pocos rastros de ascendencia denisovana en Asia continental, con una ascendencia denisovana elevada en las poblaciones del sur de Asia en comparación con otras poblaciones continentales. [7]
En África se han encontrado alelos arcaicos consistentes con varios eventos de mezcla independientes en el subcontinente. Actualmente se desconoce quiénes eran estos arcaicos homínidos africanos. [5] Un artículo de 2020 encontró que "a pesar de sus niveles muy bajos o ausencia de ascendencia arcaica, las poblaciones africanas comparten muchas variantes neandertales y denisovanas que están ausentes en Eurasia, lo que refleja cómo una proporción mayor de la variación humana ancestral se ha mantenido en África. " [8]
Un artículo de 2016 en la revista Evolutionary Biology argumentó que la introgresión de ADN de otros linajes permitió a la humanidad migrar a numerosos entornos nuevos y tener éxito en ellos, siendo la hibridación resultante una fuerza esencial en el surgimiento de los humanos modernos. [9]
En diciembre de 2023, los científicos informaron que los genes heredados por los humanos modernos de los neandertales y los denisovanos pueden influir biológicamente en la rutina diaria de los humanos modernos. [10]
El 7 de mayo de 2010, tras la secuenciación del genoma de tres neandertales Vindija , se publicó un borrador de secuencia del genoma neandertal que reveló que los neandertales compartían más alelos con poblaciones euroasiáticas (por ejemplo, franceses, chinos han y papua nueva guineanos) que con poblaciones subsaharianas. Poblaciones africanas (por ejemplo, yoruba y san). [11] Según los autores Green et al. (2010), el exceso observado de similitud genética se explica mejor por el reciente flujo de genes de los neandertales a los humanos modernos después de la migración fuera de África. [11] Estimaron que la proporción de ascendencia derivada de Neandertal era del 1 al 4% del genoma euroasiático. [11] Prufer et al. (2013) estimaron que la proporción era del 1,5 al 2,1 % para los no africanos, [12] Lohse y Frantz (2014) infieren una tasa más alta del 3,4 al 7,3 % en Eurasia. [13] En 2017, Prüfer et al. revisó su estimación a 1,8-2,6% para los no africanos fuera de Oceanía. [14]
Según un estudio posterior de Chen et al. (2020), los africanos (específicamente, las poblaciones africanas de 1000 genomas ) también tienen una mezcla neandertal, [15] y esta mezcla neandertal en los individuos africanos representa 17 megabases, [15] que es el 0,3% de su genoma. [3] Según los autores, los africanos obtuvieron su mezcla neandertal predominantemente a partir de una remigración de pueblos (humanos modernos portadores de mezcla neandertal) que se habían separado de los europeos ancestrales (posteriores a la división entre los asiáticos orientales y los europeos). [15] Se propone que esta retromigración ocurrió hace unos 20.000 años. [3] Sin embargo, algunos científicos, como el genetista David Reich , tienen dudas sobre cuán extenso habría sido el flujo de ADN de regreso a África, considerando que la señal de la mezcla neandertal era "realmente débil". [16]
Se ha descubierto que el 50% del genoma neandertal está presente entre los habitantes de la India [17] y el 41% se ha encontrado en los islandeses. [18] Anteriormente se había descubierto que alrededor del 20% del genoma neandertal se encontraba en los euroasiáticos modernos, [19] pero la cifra también se estimaba en un tercio. [20] Un estudio de 2023 encontró una introgesión de los humanos modernos a los neandertales hace unos 250.000 años, y estimó que aproximadamente el 6% del genoma del neandertal de Altai fue heredado de los humanos modernos. [21]
Se encontró una mayor mezcla de neandertales en los asiáticos orientales que en los europeos, [19] [22] [23] [24] [25], lo que se estima que es aproximadamente un 20% más de introgresión en los asiáticos orientales. [19] [22] [25] Esto posiblemente podría explicarse por la aparición de nuevos eventos de mezcla en los primeros ancestros de los asiáticos orientales después de la separación de los europeos y los asiáticos orientales, [5] [19] [22] [23] [ 25] dilución de la ascendencia neandertal en los europeos por poblaciones con baja ascendencia neandertal de migraciones posteriores, [5] [22] [25] o eficacia reducida de la selección purificadora en los ancestros de los asiáticos orientales, debido a tamaños de población efectivos más pequeños a medida que migraban al este Asia. [5] [24] [25] Los estudios que simulan modelos de mezcla indican que una eficacia reducida de la selección purificadora contra los alelos neandertales en los asiáticos orientales no podría explicar la mayor proporción de ascendencia neandertal de los asiáticos orientales, lo que favorece modelos más complejos que involucran pulsos adicionales. de mezcla entre los neandertales y los antepasados de los asiáticos orientales. [26] [27] Tales modelos muestran un pulso hacia los ancestrales euroasiáticos, seguido de una separación y un pulso adicional hacia los ancestrales asiáticos orientales. [5] Se observa que existe una variación pequeña pero significativa en las tasas de mezcla de neandertales dentro de las poblaciones europeas, pero ninguna variación significativa dentro de las poblaciones de Asia oriental. [19] Prufer et al. (2017) señalaron que los asiáticos orientales portan más ADN de neandertal (2,3–2,6%) que los euroasiáticos occidentales (1,8–2,4%). [14]
Posteriormente fue determinado por Chen et al. (2020) que los asiáticos orientales tienen un 8% más de ascendencia neandertal, en comparación con informes anteriores de un 20% más de ascendencia neandertal, en comparación con los europeos. [15] Esto se debe al hecho de que la ascendencia neandertal compartida con los africanos había sido enmascarada, porque se pensaba que los africanos no tenían ninguna mezcla neandertal y, por lo tanto, se utilizaron como muestras de referencia. [15] Por lo tanto, cualquier superposición en la mezcla de neandertales con los africanos resultó en una subestimación de la mezcla de neandertales en los no africanos y especialmente en los europeos. [15] Los autores dan un solo pulso de mezcla neandertal después de la dispersión fuera de África como la explicación más parsimoniosa para el enriquecimiento en los asiáticos orientales, pero agregan que la variación en la ascendencia neandertal también puede atribuirse a la dilución para explicar la Se encontraron diferencias ahora más modestas. [15] Como proporción de la cantidad total de secuencia de neandertal para cada población, el 7,2% de la secuencia en los europeos se comparte exclusivamente con los africanos, mientras que el 2% de la secuencia en los asiáticos orientales se comparte exclusivamente con los africanos. [15]
El análisis genómico sugiere que existe una división global en la introgresión neandertal entre las poblaciones del África subsahariana y otros grupos humanos modernos (incluidos los norteafricanos) más que entre las poblaciones africanas y no africanas. [28] Los grupos norteafricanos comparten un exceso similar de alelos derivados con los neandertales al igual que las poblaciones no africanas, mientras que los grupos del África subsahariana son las únicas poblaciones humanas modernas que generalmente no experimentaron una mezcla neandertal. [29] Se descubrió que la señal genética neandertal entre las poblaciones norteafricanas varía dependiendo de la cantidad relativa de ascendencia norteafricana, europea, del Cercano Oriente y subsahariana. Utilizando el análisis estadístico de la proporción de ascendencia F4, se observó que la mezcla inferida por los neandertales era: más alta entre las poblaciones norteafricanas con mayor ascendencia norteafricana, como los bereberes tunecinos , donde estaba al mismo nivel o incluso mayor que el de las poblaciones euroasiáticas (100– 138%); alto entre las poblaciones del norte de África que tienen una mayor mezcla europea o del Cercano Oriente, como los grupos del norte de Marruecos y Egipto (~60–70%); y el más bajo entre las poblaciones del norte de África con una mayor mezcla subsahariana, como en el sur de Marruecos (20%). [30] Quinto et al. (2012) por lo tanto postulan que la presencia de esta señal genética neandertal en África no se debe al flujo reciente de genes de poblaciones europeas o del Cercano Oriente, ya que es mayor entre las poblaciones con ascendencia indígena preneolítica del norte de África. [31] También se han observado tasas bajas pero significativas de mezcla de neandertales entre los masai de África Oriental. [32] Después de identificar la ascendencia africana y no africana entre los masai, se puede concluir que el reciente flujo genético humano moderno no africano (post-neandertal) fue la fuente de la contribución, ya que se estima que alrededor del 30% del genoma masai puede Su origen puede atribuirse a una introgresión no africana de hace unas 100 generaciones. [23]
Al presentar una secuencia del genoma de alta calidad de una hembra de Neandertal de Altai, se ha descubierto que el componente neandertal en los humanos modernos no africanos está más relacionado con el Neandertal de Mezmaiskaya ( Cáucaso Norte ) que con el Neandertal de Altai ( Siberia ) o los Neandertales de Vindija. (Croacia). [12] Mediante la secuenciación de alta cobertura del genoma de un fragmento femenino de Vindija Neanderthal de 50.000 años de antigüedad, se descubrió más tarde que los neandertales Vindija y Mezmaiskaya no parecían diferir en el grado de compartir alelos con los humanos modernos. [14] En este caso, también se descubrió que el componente neandertal en los humanos modernos no africanos está más estrechamente relacionado con los neandertales Vindija y Mezmaiskaya que con los neandertales de Altai. [14] Estos resultados sugieren que la mayoría de la mezcla con los humanos modernos provino de poblaciones de neandertales que se habían separado (entre 80 y 100 años) de los linajes neandertales Vindija y Mezmaiskaya antes de que los dos últimos se separaran entre sí. [14]
El análisis del cromosoma 21 de los neandertales de Altai, El Sidrón (España) y Vindija indica que de estos tres linajes, sólo los neandertales de El Sidrón y Vindija muestran tasas significativas de flujo genético (0,3-2,6%) en los humanos modernos, lo que sugiere que el Los neandertales de El Sidrón y Vindija están más estrechamente relacionados que el neandertal de Altai con los neandertales que se cruzaron con los humanos modernos hace unos 47.000 a 65.000 años. [34] Por el contrario, se produjeron tasas significativas de flujo de genes humanos modernos hacia los neandertales, de los tres linajes examinados, sólo para los neandertales de Altai (0,1–2,1%), lo que sugiere que el flujo de genes humanos modernos hacia los neandertales tuvo lugar principalmente después de la separación de los neandertales. Neandertales de Altai de El Sidrón y Vindija que ocurrieron hace aproximadamente 110.000 años. [34] Los hallazgos muestran que la fuente del flujo de genes humanos modernos hacia los neandertales se originó a partir de una población de primeros humanos modernos de hace unos 100.000 años, anterior a la migración fuera de África de los ancestros humanos modernos de los no africanos actuales. . [34]
No se ha encontrado evidencia de ADN mitocondrial de neandertal en los humanos modernos. [35] [36] [37] Esto sugiere que la mezcla neandertal exitosa ocurrió en parejas con machos neandertales y hembras humanas modernas. [38] [39] Las posibles hipótesis son que el ADN mitocondrial de los neandertales tuvo mutaciones perjudiciales que llevaron a la extinción de los portadores, que la descendencia híbrida de las madres neandertales se crió en grupos neandertales y se extinguió con ellos, o que las hembras neandertales y los machos sapiens lo hicieron. no producir descendencia fértil. [38] Sin embargo, la supuesta incompatibilidad entre los neandertales y los humanos modernos es cuestionada por hallazgos que sugieren que el cromosoma Y de los neandertales fue reemplazado por un linaje extinto del cromosoma Y del humano moderno, que se introgresó en los neandertales hace entre 100.000 y 370.000 años. [40] Además, el estudio concluye que el reemplazo de los cromosomas Y y el ADN mitocondrial en los neandertales después del flujo de genes de los humanos modernos es muy plausible dado el aumento de la carga genética en los neandertales en relación con los humanos modernos. [40]
Como se muestra en un modelo de mestizaje elaborado por Neves y Serva (2012), la mezcla neandertal en los humanos modernos puede haber sido causada por una tasa muy baja de mestizaje entre humanos modernos y neandertales, con el intercambio de un par de individuos entre las dos poblaciones. aproximadamente cada 77 generaciones. [41] Esta baja tasa de mestizaje explicaría la ausencia de ADN mitocondrial neandertal en el acervo genético humano moderno, como se encontró en estudios anteriores, ya que el modelo estima una probabilidad de solo el 7% para un origen neandertal tanto del ADN mitocondrial como del cromosoma Y. en los humanos modernos. [41]
Hay grandes regiones genómicas con una contribución neandertal muy reducida en los humanos modernos debido a la selección negativa, [19] [24] causada en parte por la infertilidad masculina híbrida. [24] Estas regiones eran más pronunciadas en el cromosoma X , con una ascendencia neandertal cinco veces menor en comparación con los autosomas . [5] [24] También contenían un número relativamente alto de genes específicos de los testículos. [24] Esto significa que los humanos modernos tienen relativamente pocos genes neandertales ubicados en el cromosoma X o expresados en los testículos, lo que sugiere la infertilidad masculina como una causa probable. [24] Puede verse afectado en parte por la hemicigosidad de los genes del cromosoma X en los hombres. [5]
Los desiertos de secuencias neandertales también pueden ser causados por una deriva genética que implica intensos cuellos de botella en la población humana moderna y una selección de fondo como resultado de una fuerte selección contra los alelos neandertales nocivos. [5] La superposición de muchos desiertos de secuencias neandertales y denisovanas sugiere que la pérdida repetida de ADN arcaico ocurre en loci específicos. [5]
También se ha demostrado que se ha seleccionado la ascendencia neandertal en vías biológicas conservadas, como el procesamiento del ARN. [24]
De acuerdo con la hipótesis de que la selección purificadora ha reducido la contribución neandertal en los genomas humanos modernos actuales, los humanos modernos euroasiáticos del Paleolítico superior (como el humano moderno Tianyuan ) portan más ADN neandertal (alrededor del 4-5%) que los humanos modernos euroasiáticos actuales. (alrededor del 1 al 2%). [42]
Las tasas de selección contra secuencias neandertales variaron para las poblaciones europeas y asiáticas. [5]
En Eurasia, los humanos modernos tienen secuencias adaptativas introgresadas de los humanos arcaicos, lo que proporcionó una fuente de variantes genéticas ventajosas que se adaptan a los entornos locales y un reservorio para variación genética adicional. [5] La introgresión adaptativa de los neandertales se ha dirigido a genes implicados con los filamentos de queratina, el metabolismo del azúcar, la contracción muscular, la distribución de la grasa corporal, el grosor del esmalte y la meiosis de los ovocitos , así como el tamaño y el funcionamiento del cerebro. [43] Hay señales de selección positiva, como resultado de la adaptación a diversos hábitats, en genes involucrados con la variación en la pigmentación de la piel y la morfología del cabello. [43] En el sistema inmunológico, las variantes introgresadas han contribuido en gran medida a la diversidad de genes inmunes, de los cuales hay un enriquecimiento de alelos introgresados que sugieren una fuerte selección positiva. [43]
Se descubrió que los genes que afectan a la queratina habían sido introgresados desde los neandertales a los humanos modernos (como se muestra en los asiáticos orientales y los europeos), lo que sugiere que estos genes dieron una adaptación morfológica en la piel y el cabello a los humanos modernos para hacer frente a ambientes no africanos. [19] [24] Esto también se aplica a varios genes implicados en fenotipos de relevancia médica, como los que afectan al lupus eritematoso sistémico , la cirrosis biliar primaria , la enfermedad de Crohn , el tamaño del disco óptico , el tabaquismo, los niveles de interleucina 18 y la diabetes mellitus tipo 2. . [24]
Los investigadores encontraron una introgresión neandertal de 18 genes, varios de los cuales están relacionados con la adaptación a la luz ultravioleta, dentro de la región del cromosoma 3p21.31 (región HYAL) de los asiáticos orientales. [44] Los haplotipos introgresivos se seleccionaron positivamente sólo en las poblaciones de Asia oriental, aumentando constantemente desde 45.000 años antes de Cristo hasta un aumento repentino de la tasa de crecimiento alrededor de 5.000 a 3.500 años antes de Cristo. [44] Ocurren con una frecuencia muy alta entre las poblaciones de Asia oriental en contraste con otras poblaciones de Eurasia (por ejemplo, poblaciones europeas y del sur de Asia). [44] Los hallazgos también sugieren que esta introgresión neandertal ocurrió dentro de la población ancestral compartida por los asiáticos orientales y los nativos americanos. [44]
Evans y cols. (2006) habían sugerido previamente que un grupo de alelos conocidos colectivamente como haplogrupo D de microcefalina , un gen regulador crítico para el volumen cerebral, se originó en una población humana arcaica. [45] Los resultados muestran que el haplogrupo D introgresó hace 37.000 años (según la edad de coalescencia de los alelos D derivados) en los humanos modernos de una población humana arcaica que se separó hace 1,1 millones de años (según el tiempo de separación entre D y no-D). alelos), consistente con el período en el que los neandertales y los humanos modernos coexistieron y divergieron respectivamente. [45] La alta frecuencia del haplogrupo D (70%) sugiere que fue seleccionado positivamente en los humanos modernos. [45] La distribución del alelo D de la microcefalina es alta fuera de África pero baja en el África subsahariana, lo que sugiere además que el evento de mezcla ocurrió en poblaciones euroasiáticas arcaicas. [45] Esta diferencia de distribución entre África y Eurasia sugiere que el alelo D se originó en los neandertales según Lari et al. (2010), pero encontraron que un individuo neandertal del refugio rocoso de Mezzena ( Monti Lessini , Italia) era homocigoto para un alelo ancestral de microcefalina, por lo que no respalda que los neandertales contribuyeran con el alelo D a los humanos modernos y tampoco excluye la posibilidad de un origen neandertal del alelo D. [46] Verde y col. (2010), tras analizar a los neandertales de Vindija, tampoco pudieron confirmar el origen neandertal del haplogrupo D del gen de la microcefalina. [11]
Se ha descubierto que los HLA-A*02, A*26/*66, B*07, B*51, C*07:02 y C*16:02 del sistema inmunológico fueron aportados por los neandertales a los humanos modernos. [47] Después de migrar fuera de África, los humanos modernos se encontraron y se cruzaron con humanos arcaicos, lo que fue ventajoso para los humanos modernos al restaurar rápidamente la diversidad de HLA y adquirir nuevas variantes de HLA que se adaptan mejor a los patógenos locales. [47]
Se ha descubierto que los genes neandertales introgresados exhiben efectos reguladores cis en los humanos modernos, lo que contribuye a la complejidad genómica y la variación fenotípica de los humanos modernos. [48] Al observar a individuos heterocigotos (que portan versiones de un gen tanto neandertales como humanas modernas), se descubrió que la expresión alélica específica de los alelos neandertales introgresados era significativamente menor en el cerebro y los testículos en relación con otros tejidos. [5] [48] En el cerebro, esto fue más pronunciado en el cerebelo y los ganglios basales . [48] Esta regulación a la baja sugiere que los humanos modernos y los neandertales posiblemente experimentaron una tasa relativamente mayor de divergencia en estos tejidos específicos. [48]
Además, al correlacionar los genotipos de los alelos neandertales introgresados con la expresión de genes cercanos, se encuentra que los alelos arcaicos contribuyen proporcionalmente más a la variación en la expresión que los alelos no arcaicos. [5] Los alelos neandertales afectan la expresión de los genes inmunes OAS1 / 2 / 3 y TLR1 / 6 / 10 , que pueden ser específicos del tipo de célula y están influenciados por estímulos ambientales. [5]
Al estudiar el genoma femenino de Vindija Neanderthal de alta cobertura, Prüfer et al. (2017) identificaron varias variantes genéticas derivadas del neandertal, incluidas aquellas que afectan los niveles de colesterol LDL y vitamina D, y que influyen en los trastornos alimentarios , la acumulación de grasa visceral, la artritis reumatoide , la esquizofrenia , así como en las respuestas a los fármacos antipsicóticos . [14]
Al examinar los humanos modernos europeos con respecto al genoma del neandertal de Altai en alta cobertura, los resultados muestran que la mezcla neandertal está asociada con varios cambios en el cráneo y la morfología cerebral subyacente, lo que sugiere cambios en la función neurológica a través de la variación genética derivada de los neandertales. [49] La mezcla neandertal se asocia con una expansión del área posterolateral del cráneo humano moderno, que se extiende desde los huesos occipital y parietal inferior hasta las zonas temporales bilaterales . [49] En lo que respecta a la morfología del cerebro humano moderno, la mezcla neandertal se correlaciona positivamente con un aumento en la profundidad del surco intraparietal derecho y un aumento en la complejidad cortical de la corteza visual temprana del hemisferio izquierdo. [49] La mezcla neandertal también se correlaciona positivamente con un aumento en el volumen de materia blanca y gris localizado en la región parietal derecha adyacente al surco intraparietal derecho . [49] En el área que se superpone a la girificación de la corteza visual primaria en el hemisferio izquierdo, la mezcla neandertal se correlaciona positivamente con el volumen de materia gris. [49] Los resultados también muestran evidencia de una correlación negativa entre la mezcla neandertal y el volumen de materia blanca en la corteza orbitofrontal . [49]
En los papúes , las variantes genéticas neandertales se encuentran con mayor frecuencia en genes expresados en el cerebro, mientras que el ADN denisovano tiene la mayor frecuencia en genes expresados en huesos y otros tejidos. [50]
Un alelo neandertal heredado por los humanos modernos, el SNP rs3917862, está asociado con la hipercoagulabilidad. Esto puede ser perjudicial, pero las mujeres que carecen del alelo tienen un 0,1% más de probabilidades de morir durante el parto. [51]
En diciembre de 2023, los científicos informaron que los genes heredados por los humanos modernos de los neandertales y los denisovanos pueden influir biológicamente en la rutina diaria de los humanos modernos. [10]
Aunque menos parsimoniosa que el flujo genético reciente, la observación puede haberse debido a una antigua subestructura poblacional en África, que causó una homogeneización genética incompleta dentro de los humanos modernos cuando los neandertales divergieron mientras que los primeros ancestros de los euroasiáticos todavía estaban más estrechamente relacionados con los neandertales que los de los africanos. a los neandertales. [11] Sobre la base del espectro de frecuencia de los alelos , se demostró que el modelo de mezcla reciente tenía el mejor ajuste a los resultados, mientras que el modelo de subestructura de población antigua no se ajustaba, lo que demuestra que el mejor modelo era un evento de mezcla reciente que fue precedido por un evento de cuello de botella entre los humanos modernos, lo que confirma que la mezcla reciente es la explicación más parsimoniosa y plausible para el exceso observado de similitudes genéticas entre los humanos modernos no africanos y los neandertales. [52] Sobre la base de los patrones de desequilibrio de ligamiento , los datos también confirman un evento de mezcla reciente. [53] A partir del alcance del desequilibrio de ligamiento, se estimó que el último flujo de genes neandertales hacia los primeros ancestros de los europeos ocurrió entre 47.000 y 65.000 años antes de Cristo . [53] En conjunto con la evidencia arqueológica y fósil, se cree que el flujo genético probablemente haya ocurrido en algún lugar de Eurasia occidental, posiblemente en el Medio Oriente. [53] A través de otro enfoque, utilizando un genoma de cada uno de un neandertal, un euroasiático, un africano y un chimpancé (exogrupo), y dividiéndolo en bloques de secuencia cortos no recombinantes, para estimar la probabilidad máxima de todo el genoma bajo diferentes modelos, un antiguo Se descartó una subestructura poblacional en África y se confirmó un evento de mezcla neandertal. [13]
Los restos funerarios del Paleolítico superior temprano de un niño humano moderno de Abrigo do Lagar Velho (Portugal) presentan rasgos que indican un mestizaje de neandertales con humanos modernos que se dispersaron en Iberia. [54] Teniendo en cuenta la datación de los restos del entierro (24.500 años AP) y la persistencia de rasgos neandertales mucho después del período de transición de una población neandertal a una humana moderna en Iberia (28.000-30.000 años AP), el niño puede haber sido un descendiente de una población ya muy mestiza. [54]
Los restos de un humano moderno del Paleolítico superior temprano de Peștera Muierilor (Rumania) de 35.000 años antes de Cristo muestran un patrón morfológico de los primeros humanos modernos europeos, pero posee características arcaicas o neandertales, lo que sugiere que los primeros humanos europeos modernos se cruzaron con los neandertales. [55] Estas características incluyen una gran amplitud interorbitaria , arcos superciliares relativamente planos , un moño occipital prominente, una forma de muesca mandibular asimétrica y poco profunda , un proceso coronoides mandibular alto , la posición relativa perpendicular del cóndilo mandibular a la cresta de la muesca y una escápula estrecha. fosa glenoidea . [55]
La mandíbula del humano moderno temprano Oase 1 de Peștera cu Oase (Rumania) de 34.000 a 36.000 años 14 C antes de Cristo presenta un mosaico de características modernas, arcaicas y posibles neandertales. [57] Muestra un puente lingual del agujero mandibular , no presente en humanos anteriores excepto en los neandertales del Pleistoceno medio y tardío, lo que sugiere afinidad con los neandertales. [57] De la mandíbula de Oase 1 se desprende que aparentemente hubo un cambio craneofacial significativo en los primeros humanos modernos de al menos Europa, posiblemente debido a algún grado de mezcla con los neandertales. [57]
Los primeros humanos modernos europeos (antes de aproximadamente 33 ka BP) y los posteriores gravetienses (Paleolítico medio superior) , que anatómicamente coinciden en gran medida con los primeros humanos modernos africanos (Paleolítico medio), también muestran rasgos que son distintivamente neandertales, lo que sugiere que un La ascendencia humana moderna del Paleolítico medio era poco probable para los primeros humanos modernos europeos. [58]
Manot 1 , un calvario parcial de un humano moderno que fue descubierto recientemente en la cueva Manot (Galilea occidental, Israel) y que data de 54,7 ± 5,5 años AP, representa la primera evidencia fósil del período en que los humanos modernos migraron con éxito fuera de África y Eurasia colonizada. [59] También proporciona la primera evidencia fósil de que los humanos modernos habitaron el sur de Levante durante la interfaz del Paleolítico Medio al Superior, contemporáneamente con los neandertales y cerca del probable evento de mestizaje. [59] Las características morfológicas sugieren que la población Manot puede estar estrechamente relacionada o haber dado lugar a los primeros humanos modernos que luego colonizaron con éxito Europa para establecer poblaciones del Paleolítico superior temprano. [59]
El mestizaje se ha debatido desde el descubrimiento de restos de neandertales en el siglo XIX, aunque escritores anteriores creían que los neandertales eran un antepasado directo de los humanos modernos. Thomas Huxley sugirió que muchos europeos tenían rastros de ascendencia neandertal, pero asociaron las características neandertales con el primitivismo, y escribió que dado que "pertenecen a una etapa en el desarrollo de la especie humana, anterior a la diferenciación de cualquiera de las razas existentes, podemos esperar encontrarlos en las carreras más bajas, en todo el mundo, y en las primeras etapas de todas las carreras". [60]
Hasta principios de la década de 1950, la mayoría de los estudiosos pensaban que los neandertales no pertenecían a la ascendencia de los humanos vivos. [61] [62] Sin embargo, Hans Peder Steensby propuso el mestizaje en 1907 en el artículo Estudios raciales en Dinamarca . Destacó fuertemente que todos los seres humanos vivos tienen orígenes mixtos. [63] Sostuvo que esto encajaría mejor con las observaciones y cuestionó la idea generalizada de que los neandertales eran simiescos o inferiores. Basando su argumento principalmente en datos craneales, señaló que los daneses, como los frisones y los holandeses, exhiben algunas características neandertales, y consideró que era razonable "asumir que algo fue heredado" y que los neandertales "están entre nuestros antepasados".
Carleton Stevens Coon en 1962 encontró probable, basándose en evidencia de datos craneales y cultura material, que los pueblos neandertal y del Paleolítico superior se cruzaron o que los recién llegados transformaron los implementos neandertales "en su propio tipo de herramientas". [64]
A principios de la década de 2000, la mayoría de los estudiosos apoyaban la hipótesis Fuera de África , [65] [66] según la cual los humanos anatómicamente modernos abandonaron África hace unos 50.000 años y reemplazaron a los neandertales con poco o ningún mestizaje. Sin embargo, algunos estudiosos todavía abogaban por la hibridación con los neandertales. El defensor más vocal de la hipótesis de la hibridación fue Erik Trinkaus de la Universidad de Washington en St. Louis . [67] Trinkaus afirmó que varios fósiles eran productos de poblaciones hibridadas, incluido el esqueleto de un niño encontrado en Lagar Velho en Portugal [68] [69] [70] y los esqueletos de Peștera Muierii de Rumania. [55]
Se ha demostrado que los melanesios (por ejemplo, los de Papúa Nueva Guinea y los isleños de Bougainville) comparten relativamente más alelos con los denisovanos en comparación con otras poblaciones de origen euroasiático y africanos. [71] Se estima que entre el 4% y el 6% del genoma de los melanesios deriva de los denisovanos, mientras que ningún euroasiático o africano mostró contribuciones de los genes denisovanos. [71] Se ha observado que los denisovanos contribuyeron con genes a los melanesios pero no a los asiáticos orientales , lo que indica que hubo interacción entre los primeros ancestros de los melanesios con los denisovanos, pero que esta interacción no tuvo lugar en las regiones cercanas al sur de Siberia, donde as- hasta ahora se han encontrado los únicos restos de Denisovanos. [71] Además, los aborígenes australianos también muestran un aumento relativo en el intercambio de alelos con los denisovanos, en comparación con las poblaciones euroasiáticas y africanas, lo que coincide con la hipótesis de una mayor mezcla entre denisovanos y melanesios. [72]
Reich et al. (2011) produjeron evidencia de que la mayor presencia de mezcla denisovana se encuentra en las poblaciones de Oceanía, seguidas por muchas poblaciones del sudeste asiático y ninguna en las poblaciones del este de Asia. [73] Existe material genético denisovano significativo en las poblaciones del sudeste asiático oriental y de Oceanía (por ejemplo, aborígenes australianos, casi oceánicos, polinesios, fiyianos, indonesios orientales, mamanwa filipinos y manobo), pero no en ciertas poblaciones del sudeste asiático occidental y continental (por ejemplo, indonesios, jehai malayo, andaman onge y asiáticos continentales), lo que indica que el evento de mezcla denisovano ocurrió en el sudeste asiático en lugar de en Eurasia continental. [73] La observación de una alta mezcla de denisovanos en Oceanía y la falta de ella en Asia continental sugiere que los primeros humanos modernos y los denisovanos se habían cruzado al este de la Línea Wallace que divide el sudeste asiático según Cooper y Stringer (2013). [74]
Skoglund y Jakobsson (2011) observaron que particularmente los oceánicos, seguidos por las poblaciones del sudeste asiático, tienen una alta mezcla de denisovanos en relación con otras poblaciones. [75] Además, encontraron posibles rastros bajos de mezcla denisovana en los asiáticos orientales y ninguna mezcla denisovana en los nativos americanos. [75] Por el contrario, Prüfer et al. (2013) encontraron que las poblaciones de Asia continental y los nativos americanos pueden tener una contribución denisovana del 0,2%, que es aproximadamente veinticinco veces menor que la de las poblaciones de Oceanía. [12] La forma del flujo de genes a estas poblaciones sigue siendo desconocida. [12] Sin embargo, Wall et al. (2013) afirmaron que no encontraron evidencia de una mezcla denisovana en los asiáticos orientales. [23]
Los hallazgos indican que el evento de flujo genético de Denisova ocurrió entre los ancestros comunes de los aborígenes filipinos, los aborígenes australianos y los neoguineanos. [73] [76] Los neoguineanos y los australianos tienen tasas similares de mezcla denisovana, lo que indica que el mestizaje tuvo lugar antes de la entrada de sus ancestros comunes en Sahul (Pleistoceno Nueva Guinea y Australia), hace al menos 44.000 años. [73] También se ha observado que la fracción de ascendencia denisovana cercana en los asiáticos del sudeste es proporcional a la mezcla denisovana, excepto en Filipinas, donde hay una mezcla denisovana proporcional más alta a la ascendencia denisovana cercana. [73] Reich et al. (2011) sugirieron un posible modelo de una ola migratoria temprana hacia el este de humanos modernos, algunos de los cuales eran ancestros comunes filipinos, neoguineanos y australianos que se cruzaron con los denisovanos, seguida respectivamente por una divergencia de los primeros ancestros filipinos, un mestizaje entre los neoguineanos y los australianos. ancestros tempranos con una parte de la misma población de migración temprana que no experimentó el flujo genético denisovano, y el mestizaje entre los primeros ancestros filipinos con una parte de la población de una ola migratoria mucho más tardía hacia el este (la otra parte de la población migratoria convertirse en asiáticos orientales). [73]
Al encontrar componentes de la introgresión de Denisovan con diferente relación con el Denisovan secuenciado, Browning et al. (2018) sugirieron que se han producido al menos dos episodios separados de mezcla denisovana. [77] Específicamente, la introgresión de dos poblaciones denisovanas distintas se observa en los asiáticos orientales (por ejemplo, japoneses y chinos han), mientras que los asiáticos del sur (por ejemplo, telugu y punjabi) y los oceánicos (por ejemplo, papúes) muestran introgresión de una población denisovana. [77]
Explorando los alelos derivados de los denisovanos, Sankararaman et al. (2016) estimaron que la fecha de la mezcla denisovana fue hace entre 44.000 y 54.000 años. [6] También determinaron que la mezcla denisovana era mayor en las poblaciones de Oceanía en comparación con otras poblaciones con ascendencia denisovana observada (es decir, América, Asia central, Asia oriental y Asia meridional). [6] Los investigadores también hicieron el sorprendente hallazgo de que las poblaciones del sur de Asia muestran una elevada mezcla denisovana (en comparación con otras poblaciones no oceánicas con ascendencia denisovana), aunque la estimación más alta (que se encuentra en los sherpas) sigue siendo diez veces menor que en papúes. [6] Sugieren dos posibles explicaciones: hubo un único evento de introgresión denisovana que fue seguido por una dilución en diferentes grados o deben haber ocurrido al menos tres pulsos distintos de introgresiones denisovanas. [6]
Un estudio realizado en 2021 que analizó la ascendencia arcaica en 118 grupos étnicos filipinos descubrió un evento de mezcla independiente en los negritos filipinos de los denisovanos. Se descubrió que los Ayta Magbukon en particular poseían el nivel más alto de ascendencia denisovana en el mundo, con ~30%-40% más que incluso la encontrada en australianos y papúes ( australo-melanesios ), lo que sugiere que existían distintas poblaciones isleñas denisovanas en el Filipinas que se mezcló con los humanos modernos después de su llegada. [78]
Se ha demostrado que los euroasiáticos tienen algo de material genético derivado de lo arcaico, pero significativamente menor, que se superpone con los denisovanos, debido al hecho de que los denisovanos están relacionados con los neandertales, que contribuyeron al acervo genético euroasiático, en lugar del mestizaje de los denisovanos con los primeros ancestros. de esos euroasiáticos. [22] [71]
Los restos esqueléticos de un humano moderno temprano de la cueva de Tianyuan (cerca de Zhoukoudian , China) de 40.000 años antes de Cristo mostraron una contribución neandertal dentro del rango de los humanos modernos euroasiáticos de hoy, pero no tuvo ninguna contribución denisovana discernible. [79] Es un pariente lejano de los antepasados de muchas poblaciones asiáticas y nativas americanas, pero es posterior a la divergencia entre asiáticos y europeos. [79] La falta de un componente denisovano en el individuo de Tianyuan sugiere que la contribución genética siempre había sido escasa en el continente. [12]
Hay grandes regiones genómicas desprovistas de ascendencia derivada de los denisovanos, lo que se explica en parte por la infertilidad de los híbridos masculinos, como lo sugiere la menor proporción de ascendencia derivada de los denisovanos en los cromosomas X y en los genes que se expresan en los testículos de los humanos modernos. [6]
Al explorar los alelos HLA del sistema inmunológico , se ha sugerido que HLA-B*73 introgresó de los denisovanos a los humanos modernos en Asia occidental debido al patrón de distribución y la divergencia de HLA-B*73 de otros alelos HLA. [47] Aunque HLA-B*73 no está presente en el genoma de Denisovan secuenciado, se demostró que HLA-B*73 está estrechamente asociado con el HLA-C*15:05 derivado de Denisovan a partir del desequilibrio de ligamiento. [47] Sin embargo, a partir del análisis filogenético, se ha concluido que es muy probable que HLA-B*73 fuera ancestral. [43]
Los dos alotipos HLA-A (A*02 y A*11) y dos HLA-C (C*15 y C*12:02) del denisovano corresponden a alelos comunes en los humanos modernos, mientras que uno de los alotipos HLA-B del denisovano corresponde a un alelo recombinante raro y el otro está ausente en los humanos modernos. [47] Se cree que estos deben haber sido aportados por los denisovanos a los humanos modernos, porque es poco probable que se hayan conservado de forma independiente en ambos durante tanto tiempo debido a la alta tasa de mutación de los alelos HLA. [47]
Los tibetanos recibieron de los denisovanos una ventajosa variante genética EGLN1 y EPAS1 , asociada con la concentración de hemoglobina y la respuesta a la hipoxia, para la vida en grandes altitudes. [43] La variante ancestral de EPAS1 regula positivamente los niveles de hemoglobina para compensar los niveles bajos de oxígeno, como en altitudes elevadas, pero esto también tiene la mala adaptación de aumentar la viscosidad de la sangre. [80] La variante derivada de Denisova, por otro lado, limita este aumento de los niveles de hemoglobina, lo que resulta en una mejor adaptación a la altitud. [80] La variante del gen EPAS1 derivada de los denisovanos es común en los tibetanos y fue seleccionada positivamente en sus antepasados después de que colonizaron la meseta tibetana. [80]
La rápida descomposición de los fósiles en ambientes del África subsahariana hace que actualmente sea inviable comparar la mezcla humana moderna con muestras de referencia de homínidos arcaicos del África subsahariana. [5] [81]
Los datos de ADN antiguo de un individuo de las tierras altas de Etiopía de ~4500 AP, [82] y del sur (~2300-1300 AP) y del este y centro-sur de África (~8100-400 AP) han aclarado que algunas poblaciones de África occidental tienen pequeñas cantidades de ADN. del exceso de alelos se explica mejor por una fuente arcaica en los africanos occidentales que no está incluida en las poblaciones preagrícolas de cazadores-recolectores de África oriental, ni en las poblaciones de cazadores-recolectores de África meridional, ni en la gradación genética entre ellas. Los grupos de África occidental que portan el ADN arcaico incluyen a los yoruba de la costa de Nigeria y a los mende de Sierra León, lo que indica que el ADN antiguo fue adquirido mucho antes de la expansión de la agricultura y probablemente mucho antes del Holoceno (a partir del 11.600 a. C.). antes de la divergencia de los ancestros San, que se estima que comenzó hace aproximadamente 200 a 300 mil años. [83] [84]
La hipótesis de que ha habido una línea arcaica en la ascendencia de los africanos actuales que se originó antes de los san, los pigmeos y los cazadores-recolectores de África oriental (y los euroasiáticos) está respaldada por una línea de evidencia independiente de los hallazgos de Skoglund basados en haplotipos largos con profundas divergencias con otros haplotipos humanos, incluidos Lachance et al. (2012), [81] Hammer et al., 2011, [85] y Plagnol y Wall (2006). [86]
En las diferencias arcaicas de ADN encontradas por Hammer y otros, los pigmeos (de África central) se agrupan con los san (de África meridional) en contraste con los yoruba (de África occidental). Una mayor aclaración de la presencia de ADN arcaico en las poblaciones actuales de África Occidental con la extracción y secuenciación de ADN de 4 fósiles encontrados en Shum Laka en Camerún que datan de 8.000 a 3.000 AP. Se descubrió que estos individuos derivaban la mayor parte de su ADN de cazadores-recolectores centroafricanos (ancestros pigmeos) y no compartían el ADN arcaico encontrado en los yoruba y mande. [87] Se confirmó el patrón de diferencias entre los cazadores-recolectores del este, centro y sur en comparación con los grupos de África occidental que había encontrado Hammer. En un segundo estudio, Lipson et al. (2020) estudiaron el ADN extraído de seis fósiles adicionales de África oriental y central sur de los últimos 18.000 años. Se determinó que sus orígenes genéticos podrían explicarse por contribuciones de ADN de cazadores-recolectores del sur, centro y este, y que ninguno de ellos tenía el ADN arcaico que se encuentra en los yoruba. [88]
Según un estudio publicado en 2020, hay indicios de que entre el 2% y el 19% (o alrededor de ≃6,6 y ≃7,0%) del ADN de cuatro poblaciones de África occidental puede haber provenido de un homínido arcaico desconocido que se separó del antepasado de los humanos. y los neandertales entre 360 kya y 1,02 millones de años. Sin embargo, a diferencia de los estudios de Skoglund y Lipson con ADN africano antiguo, el estudio también encuentra que al menos parte de esta mezcla arcaica propuesta también está presente en euroasiáticos/no africanos, y que el evento o eventos de mezcla varían de 0 a 124 ka BP, que incluye el período anterior a la migración fuera de África y antes de la división entre África y Eurasia (afectando así en parte a los ancestros comunes tanto de los africanos como de los euroasiáticos/no africanos). [89] [90] [91] Otro estudio reciente, que descubrió cantidades sustanciales de variación genética humana no descrita anteriormente, también encontró variación genética ancestral en africanos que es anterior a los humanos modernos y se perdió en la mayoría de los no africanos. [8]
La presencia de homínidos en Eurasia comenzó al menos 2 millones de años antes de Cristo. La evidencia genética muestra que miles de años después, cuando los linajes de neandertales y denisovanos comenzaron a expandirse hacia Eurasia, el continente todavía estaba habitado por descendientes de estos homínidos arcaicos, y su mezcla genética se abrió camino en el genoma de los neandertales y denisovanos y más tarde, indirectamente, en los modernos. humanos. [92] [93]
Los estudios genéticos muestran dos eventos importantes de mezcla genética provenientes de superarcaicos, lo que sugiere que a finales del Pleistoceno medio, Eurasia estaba habitada por al menos dos poblaciones separadas de homínidos antiguos. [92]
Roger y cols. (2020) describe un evento de mezcla que ocurrió poco después de que los neandersovanos (ancestro común de los neandertales y los denisovanos) comenzaran a expandirse hacia Eurasia. Se encontraron con un linaje de homínidos supercaicos que habían estado separados de los linajes homo africanos desde hace al menos 2 millones de años. [92]
Estudios anteriores identificaron un evento de mezcla más reciente. Hace unos 350.000 años se inyectó un genoma de una criatura "parecida al erectus" en el linaje denisovano. Con el tiempo de separación de hace aproximadamente 2 Ma y el mestizaje que ocurrió hace 350 ka, las dos poblaciones involucradas estaban relacionadas más lejanamente que cualquier par de poblaciones humanas que se hubiera conocido anteriormente que se cruzaran. [92] [93]
En 2019, los científicos descubrieron evidencia, basada en estudios genéticos que utilizan inteligencia artificial (IA), que sugiere la existencia de una especie ancestral humana desconocida, no neandertal o denisovana , en el genoma de los humanos modernos . [94] [95]
La ascendencia euroasiática en los etíopes varía del 11% al 12% en los Gumuz al 53% al 57% en los Amhara. [...] proporción de ascendencia neandertal en los africanos se correlaciona con el flujo genético de los euroasiáticos. Por ejemplo, sabiendo que hoy en día los euroasiáticos tienen ~2% de ascendencia neandertal, observamos que los africanos orientales (etíopes) tenían ~1% de ascendencia neandertal y ~50% de ascendencia euroasiática.
La mayoría de los que vivimos hoy llevamos dentro de nuestras células al menos algo de ADN de una especie que vio la luz por última vez hace decenas de miles de años. Y todos llevamos partes diferentes, hasta el punto de que si se pudieran sumar todas,
Krause
dice que se podría reconstituir algo así como un tercio del genoma neandertal y el 90 por ciento del genoma denisovano.
Mostramos que las poblaciones norteafricanas, como todos los humanos no africanos, también llevan la firma de mezcla con los neandertales, y que el límite geográfico real para la mezcla neandertal es entre los grupos subsaharianos y el resto[...] Los resultados muestran que las huellas genómicas de los neandertales no marcan una división entre africanos y no africanos, sino más bien una división entre los africanos subsaharianos y el resto de grupos humanos modernos, incluidos los del norte de África.
Descubrimos que las poblaciones del norte de África tienen un exceso significativo de alelos derivados compartidos con los neandertales, en comparación con los africanos subsaharianos. Este exceso es similar al encontrado en humanos no africanos, hecho que puede interpretarse como un signo de mezcla neandertal. Además, la señal genética del neandertal es mayor en poblaciones con ascendencia local preneolítica del norte de África. Por lo tanto, la antigua mezcla detectada no se debe a migraciones recientes del Cercano Oriente o Europa. Las poblaciones subsaharianas son las únicas que no se ven afectadas por el evento de mezcla con los neandertales.
Las poblaciones del norte de África tienen un trasfondo genético complejo. Además de un componente genético indígena, exhiben señales de mezcla europea, subsahariana y del Cercano Oriente como se describió anteriormente[...] Los bereberes tunecinos y los saharauis son aquellas poblaciones con mayor componente norteafricano
[...] Los resultados del estudio La prueba de proporción de ascendencia f4 (Tabla 2 y Tabla S1) muestra que las poblaciones del norte de África varían en el porcentaje de mezcla inferida por neandertales, principalmente dependiendo de la cantidad de ascendencia europea o del Cercano Oriente que presentan (Tabla 1). Poblaciones como el norte de Marruecos y Egipto, con el mayor componente europeo y del Cercano Oriente (~40%), también tienen la mayor cantidad de ascendencia neandertal (~60-70%) (Figura 3). Por el contrario, el sur de Marruecos, que exhibe el mayor componente subsahariano (~60%), muestra la señal neandertal más baja (20%). Curiosamente, el análisis de las poblaciones tunecina y N-TUN muestra un componente de ascendencia neandertal más alto que cualquier otra población norteafricana y al menos igual (o incluso mayor) que otras poblaciones euroasiáticas (100-138%) (Figura 3).
Además, la señal genética del neandertal es mayor en poblaciones con ascendencia local preneolítica del norte de África. Por lo tanto, la antigua mezcla detectada no se debe a migraciones recientes del Cercano Oriente o Europa.
Además, encontramos que los masai del este de África tienen una fracción pequeña pero significativa de ADN neandertal.