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El mestizaje entre humanos arcaicos y modernos se produjo durante el Paleolítico medio y principios del Paleolítico superior . El mestizaje se produjo en varios eventos independientes que incluyeron a los neandertales y los 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 a 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 de origen neandertal en los genomas de la mayoría o posiblemente de todas las poblaciones contemporáneas, con variaciones notables 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 % de los del África subsahariana. [3] Las poblaciones de habla cusítica y semítica del Cuerno de África (como los etíopes ), que derivan una gran parte de su ascendencia de los euroasiáticos occidentales , tienen aproximadamente un 1 % de ADN de origen neandertal. [4]
El ADN derivado del 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 más bajo en 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 más alta que en los asiáticos orientales). [6]
La ascendencia derivada de los denisovanos está en gran medida ausente de las poblaciones modernas de África , Asia occidental y Europa. Las tasas más altas, con diferencia, de mezcla de denisovanos se han encontrado en las 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 negrito de Filipinas . Mientras que algunas poblaciones negrito del sudeste asiático tienen mezcla de denisovanos, otras, como los andamaneses , no tienen ninguna. Además, se han encontrado pocos rastros de ascendencia derivada de los denisovanos 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 compatibles con varios eventos de mezcla independientes en el subcontinente. Actualmente se desconoce quiénes fueron estos homínidos africanos arcaicos. [5] Un artículo de 2020 concluyó que "a pesar de sus niveles muy bajos o la ausencia de ascendencia arcaica, las poblaciones africanas comparten muchas variantes neandertales y denisovanas que están ausentes en Eurasia, lo que refleja cómo una mayor proporción de la variación humana ancestral se ha mantenido en África". [8]
Un artículo de 2016 en la revista Evolutionary Biology sostuvo que la introgresión de ADN de otros linajes permitió a la humanidad migrar y tener éxito en numerosos entornos nuevos, 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]
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El 7 de mayo de 2010, tras la secuenciación del genoma de tres neandertales de Vindija , se publicó un borrador de la secuencia del genoma neandertal y se reveló que los neandertales compartían más alelos con las poblaciones euroasiáticas (por ejemplo, los franceses, los chinos han y los papúes de Nueva Guinea) que con las poblaciones del África subsahariana (por ejemplo, los yoruba y los san). [11] Según los autores Green et al. (2010), el exceso observado de similitud genética se explica mejor por el reciente flujo genético de los neandertales a los humanos modernos después de la migración fuera de África. [11] Estimaron que la proporción de ascendencia derivada de los neandertales era del 1 al 4% del genoma euroasiático. [11] Prüfer et al. (2013) estimaron que la proporción era de 1,5 a 2,1 % para los no africanos, [12] Lohse y Frantz (2014) infieren una tasa más alta de 3,4 a 7,3 % en Eurasia. [13] En 2017, Prüfer et al. revisaron su estimación a 1,8 a 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 Genomes ) también tienen una mezcla neandertal, [15] y esta mezcla neandertal en 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 de una migración de retorno de pueblos (los humanos modernos portadores de la mezcla neandertal) que se habían separado de los europeos ancestrales (posterior a la división entre asiáticos orientales y europeos). [15] Se propone que esta migración de retorno 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, encontrando que la señal de la mezcla neandertal es "realmente débil". [16]
Se ha descubierto que el 50% del genoma neandertal está presente entre las personas de la India, [17] y el 41% se ha encontrado en los islandeses. [18] Anteriormente se encontró que alrededor del 20% del genoma neandertal se encontró en los euroasiáticos modernos, [19] pero la cifra también se estimó en un tercio. [20] Un estudio de 2023 encontró una intromisión de los humanos modernos a los neandertales hace unos 250.000 años, y estimó que aproximadamente el 6% del genoma neandertal de Altai fue heredado de los humanos modernos. [21]
Se encontró una mayor mezcla neandertal en los asiáticos orientales que en los europeos, [19] [22] [23] [24] [25] lo que se estima que representa alrededor de un 20% más de introgresión en los asiáticos orientales. [19] [22] [25] Esto posiblemente podría explicarse por la ocurrencia de más 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 migraron al este de 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 ancestros de los asiáticos orientales. [26] [27] Dichos modelos muestran un pulso hacia los euroasiáticos ancestrales, seguido de una separación y un pulso adicional hacia los asiáticos orientales ancestrales. [5] Se observa que hay una variación pequeña pero significativa de las tasas de mezcla neandertal dentro de las poblaciones europeas, pero no una variación significativa dentro de las poblaciones de Asia oriental. [19] Prüfer et al. (2017) observaron que los asiáticos orientales tienen más ADN neandertal (2,3-2,6%) que los euroasiáticos occidentales (1,8-2,4%). [14]
Posteriormente, Chen et al. (2020) determinaron que los asiáticos orientales tienen un 8% más de ascendencia neandertal, revisado a partir de los 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 mezcla neandertal y, por lo tanto, se utilizaron como muestras de referencia. [15] Por lo tanto, cualquier superposición en la mezcla neandertal con los africanos resultó en una subestimación de la mezcla neandertal 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 las diferencias ahora más modestas encontradas. [15] Como proporción de la cantidad total de secuencia 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 africanas subsaharianas y otros grupos humanos modernos (incluidos los norteafricanos) en lugar de entre 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 africanos subsaharianos son las únicas poblaciones humanas modernas que generalmente no experimentaron mezcla neandertal. [29] Se encontró que la señal genética neandertal entre las poblaciones norteafricanas variaba dependiendo de la cantidad relativa de ascendencia norteafricana, europea, del Cercano Oriente y subsahariana. Usando el análisis estadístico de la razón de ascendencia F4, se observó que la mezcla neandertal inferida era: más alta entre las poblaciones norteafricanas con mayor ascendencia norteafricana, como los bereberes tunecinos , donde estaba al mismo nivel o incluso más alto 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 más bajo entre las poblaciones del norte de África con una mayor mezcla subsahariana, como en el sur de Marruecos (20%). [30] Por lo tanto, Quinto et al. (2012) postulan que la presencia de esta señal genética neandertal en África no se debe a un flujo genético reciente de las poblaciones del Cercano Oriente o de Europa, ya que es más alta entre las poblaciones que tienen ascendencia indígena preneolítica del norte de África. [31] También se han observado tasas bajas pero significativas de mezcla neandertal para los masai de África oriental. [32] Después de identificar la ascendencia africana y no africana entre los masai, se puede concluir que el flujo genético reciente de humanos modernos no africanos (post-neandertales) fue la fuente de la contribución, ya que alrededor de un 30% estimado del genoma masai se puede rastrear hasta la introgresión no africana de hace aproximadamente 100 generaciones. [23]
Al presentar una secuencia del genoma de alta calidad de una 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 de neandertal de Vindija femenino de 50.000 años de antigüedad, se descubrió más tarde que los neandertales de Vindija y Mezmaiskaya no parecían diferir en el grado de intercambio de 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 de Vindija y Mezmaiskaya que con el neandertal de Altai. [14] Estos resultados sugieren que la mayoría de la mezcla con los humanos modernos provino de poblaciones neandertales que se habían separado (hace unos 80-100 mil 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, solo los neandertales de El Sidrón y Vindija muestran tasas significativas de flujo genético (0,3-2,6 %) hacia los humanos modernos, lo que sugiere que los neandertales de El Sidrón y Vindija están más estrechamente relacionados que los neandertales de Altai con los neandertales que se cruzaron con los humanos modernos hace unos 47 000-65 000 años. [34] Por el contrario, solo se produjeron tasas significativas de flujo genético de humanos modernos hacia los neandertales (de los tres linajes examinados) para el neandertal de Altai (0,1-2,1 %), lo que sugiere que el flujo genético de humanos modernos hacia los neandertales tuvo lugar principalmente después de la separación de los neandertales de Altai de los neandertales de El Sidrón y Vindija que se produjo hace aproximadamente 110 000 años. [34] Los hallazgos muestran que la fuente del flujo genético de los humanos modernos a los neandertales se originó a partir de una población de humanos modernos tempranos 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 neandertal en los humanos modernos. [35] [36] [37] Esto sugiere que la mezcla exitosa de neandertales ocurrió en apareamientos con hombres neandertales y mujeres humanas modernas. [38] [39] Las posibles hipótesis son que el ADN mitocondrial neandertal tuvo mutaciones perjudiciales que llevaron a la extinción de los portadores, que la descendencia híbrida de madres neandertales fue criada en grupos neandertales y se extinguió con ellos, o que las mujeres neandertales y los hombres sapiens no produjeron descendencia fértil. [38] Sin embargo, la incompatibilidad hipotética entre los neandertales y los humanos modernos es cuestionada por los hallazgos que sugieren que el cromosoma Y de los neandertales fue reemplazado por un linaje extinto del cromosoma Y 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 genético de los humanos modernos es altamente plausible dada la mayor carga genética en los neandertales en relación con los humanos modernos. [40]
Como se muestra en un modelo de mestizaje producido 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 en 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 fuertemente reducida en los humanos modernos debido a la selección negativa, [19] [24] en parte causada 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 que se encuentran en el cromosoma X o se expresan en los testículos, lo que sugiere la infertilidad masculina como una causa probable. [24] Puede estar parcialmente afectada por la hemicigosidad de los genes del cromosoma X en los machos. [5]
Los desiertos de secuencias neandertales también pueden ser causados por la deriva genética que implica cuellos de botella intensos en la población humana moderna y la selección de fondo como resultado de una fuerte selección contra alelos neandertales deletéreos. [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 la ascendencia neandertal ha sido seleccionada en contra de vías biológicas conservadas, como el procesamiento del ARN. [24]
En consonancia 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 de Tianyuan ) tienen más ADN neandertal (aproximadamente 4-5%) que los humanos modernos euroasiáticos actuales (aproximadamente 1-2%). [42]
Las tasas de selección contra secuencias neandertales variaron entre las poblaciones europeas y asiáticas. [5]
En Eurasia, los humanos modernos tienen secuencias adaptativas introgresadas de humanos arcaicos, que proporcionaron 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 involucrados con filamentos de queratina, metabolismo del azúcar, contracción muscular, distribución de grasa corporal, grosor del esmalte y meiosis de ovocitos , así como tamaño y funcionamiento del cerebro. [43] Hay señales de selección positiva, como resultado de la adaptación a diversos hábitats, en genes involucrados con variación en la pigmentación de la piel y 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 ha descubierto que los genes que afectan a la queratina han sido introgresados desde los neandertales a los humanos modernos (mostrado en los asiáticos orientales y 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 entornos no africanos. [19] [24] Lo mismo ocurre con varios genes implicados en fenotipos médicamente relevantes, como los que afectan al lupus eritematoso sistémico , la cirrosis biliar primaria , la enfermedad de Crohn , el tamaño del disco óptico , el comportamiento de fumar, los niveles de interleucina 18 y la diabetes mellitus tipo 2. [ 24]
Los investigadores encontraron la 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 fueron seleccionados positivamente solo en poblaciones del este de Asia, aumentando de manera constante desde 45.000 años AP hasta un aumento repentino de la tasa de crecimiento alrededor de 5.000 a 3.500 años AP. [44] Ocurren en frecuencias muy altas entre las poblaciones del este de Asia en contraste con otras poblaciones euroasiáticas (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 et al. (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 a partir de 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 a partir de una población humana arcaica que se separó hace 1,1 millones de años (según el tiempo de separación entre los alelos D y no D), en consonancia 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 a partir de 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 la idea de que los neandertales aportaron el alelo D a los humanos modernos y tampoco excluye la posibilidad de un origen neandertal del alelo D. [46] Green et al. (2010), habiendo analizado a los neandertales de Vindija, tampoco pudieron confirmar un 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 para 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 cis-reguladores en los humanos modernos, contribuyendo a la complejidad genómica y la variación fenotípica de los humanos modernos. [48] Al observar individuos heterocigotos (que llevan versiones neandertales y humanas modernas de un gen), se encontró que la expresión específica de 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 negativa sugiere que los humanos modernos y los neandertales posiblemente experimentaron una tasa relativamente más alta de divergencia en estos tejidos específicos. [48]
Además, al correlacionar los genotipos de los alelos neandertales introgresados con la expresión de genes cercanos, se descubre 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 neandertal de Vindija de alta cobertura, Prüfer et al. (2017) identificaron varias variantes genéticas derivadas de neandertales, 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 las respuestas a los fármacos antipsicóticos . [14]
Al examinar a los humanos modernos europeos en relación con el genoma 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 está asociada con una expansión del área posterolateral del cráneo humano moderno, que se extiende desde los huesos occipital y parietal inferior hasta las localizaciones temporales bilaterales . [49] Con respecto a la morfología del cerebro humano moderno, la mezcla neandertal está correlacionada positivamente con un aumento en la profundidad del surco para el surco intraparietal derecho y un aumento en la complejidad cortical para la corteza visual temprana del hemisferio izquierdo. [49] La mezcla neandertal también está correlacionada 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 los genes expresados en el cerebro, mientras que el ADN denisovano tiene la mayor frecuencia en los genes expresados en los 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 en 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 parsimonioso que el flujo genético reciente, la observación puede haberse debido a la subestructura poblacional antigua en África, causando una homogeneización genética incompleta dentro de los humanos modernos cuando los neandertales divergieron mientras que los ancestros tempranos de los euroasiáticos todavía estaban más estrechamente relacionados con los neandertales que los de los africanos con los neandertales. [11] Sobre la base del espectro de frecuencia de alelos , se demostró que el modelo de mezcla reciente tuvo el mejor ajuste a los resultados, mientras que el modelo de subestructura poblacional antigua no tuvo ajuste, demostrando que el mejor modelo fue un evento de mezcla reciente que fue precedido por un evento de cuello de botella entre los humanos modernos, confirmando así la mezcla reciente como 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 , un evento de mezcla reciente también es confirmado por los datos. [53] A partir de la extensión del desequilibrio de ligamiento, se estimó que el último flujo genético neandertal hacia los ancestros tempranos de los europeos ocurrió entre 47.000 y 65.000 años AP . [53] En conjunción con evidencia arqueológica y fósil, se piensa que es probable que el flujo genético haya ocurrido en algún lugar de Eurasia occidental, posiblemente Oriente Medio. [53] A través de otro enfoque (utilizando un genoma de cada uno de los siguientes: neandertal, euroasiático, africano y chimpancé (grupo externo), y dividiéndolo en bloques de secuencia corta no recombinantes) para estimar la máxima verosimilitud de todo el genoma bajo diferentes modelos, se descartó una subestructura poblacional antigua 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 mestizaje entre neandertales y humanos modernos que se dispersaron en Iberia. [54] Considerando la datación de los restos funerarios (24.500 años AP) y la persistencia de rasgos neandertales mucho después del período de transición de una población neandertal a una población humana moderna en Iberia (28.000–30.000 años AP), el niño puede haber sido descendiente de una población ya muy mezclada. [54]
Los restos de un humano moderno del Paleolítico Superior temprano de Peștera Muierilor (Rumania) de 35.000 años AP muestran un patrón morfológico de los humanos modernos tempranos europeos, pero poseen características arcaicas o neandertales, lo que sugiere que los humanos modernos tempranos europeos 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 coronoideo mandibular alto , la posición relativamente perpendicular del cóndilo mandibular a la cresta de la muesca y una fosa glenoidea escapular estrecha . [55]
La mandíbula de un humano moderno temprano de Oase 1 de Peștera cu Oase (Rumania) de hace 34.000–36.000 años 14 C AP presenta un mosaico de características modernas, arcaicas y posiblemente neandertales. [57] Muestra un puente lingual del foramen mandibular , no presente en humanos anteriores excepto en neandertales del Pleistoceno medio y tardío, lo que sugiere afinidad con los neandertales. [57] Concluyendo a partir de la mandíbula de Oase 1, aparentemente hubo un cambio craneofacial significativo en los humanos modernos tempranos de al menos Europa, posiblemente debido a algún grado de mezcla con neandertales. [57]
Los primeros humanos modernos europeos (antes de aproximadamente 33 ka BP) y los Gravetienses posteriores (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 una ascendencia humana moderna únicamente 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 de Manot (Galilea occidental, Israel) y datado en 54,7 ± 5,5 mil AP, representa la primera evidencia fósil del período en el que los humanos modernos migraron con éxito fuera de África y colonizaron Eurasia. [59] También proporciona la primera evidencia fósil de que los humanos modernos habitaron el Levante meridional 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 de Manot puede estar estrechamente relacionada con o puede haber dado lugar a los primeros humanos modernos que luego colonizaron con éxito Europa para establecer poblaciones tempranas del Paleolítico superior. [59]
El mestizaje ha sido tema de debate desde el descubrimiento de los restos neandertales en el siglo XIX, aunque autores anteriores creían que los neandertales eran un ancestro directo de los humanos modernos. Thomas Huxley sugirió que muchos europeos tenían rastros de ascendencia neandertal, pero asoció las características neandertales con el primitivismo, escribiendo 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 más bajas de estas razas, en todo el mundo, y en las primeras etapas de todas las razas". [60]
Hasta principios de la década de 1950, la mayoría de los investigadores pensaban que los neandertales no estaban entre los ancestros de los humanos actuales. [61] [62] Sin embargo, Hans Peder Steensby propuso el mestizaje en 1907 en el artículo Estudios raciales en Dinamarca . Hizo hincapié en que todos los humanos vivos son de origen mixto. [63] Sostuvo que esto se ajustaría mejor a las observaciones y desafió la idea generalizada de que los neandertales eran similares a los simios o inferiores. Basando su argumento principalmente en datos craneales, señaló que los daneses, como los frisios y los holandeses, exhiben algunas características neandertaloides, y sintió que era razonable "asumir que algo fue heredado" y que los neandertales "están entre nuestros antepasados".
En 1962, Carleton Stevens Coon concluyó que era probable, basándose en la evidencia de los datos craneales y la cultura material, que los pueblos neandertales y del Paleolítico superior se habían cruzado o que los recién llegados habían reutilizado las herramientas neandertales "para convertirlas en su propio tipo de herramientas". [64]
A principios de la década de 2000, la mayoría de los académicos apoyaban la hipótesis de la salida 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 académicos todavía defendían 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 habitantes de Papúa Nueva Guinea y de las islas de Bougainville) comparten relativamente más alelos con los denisovanos en comparación con otras poblaciones derivadas de Eurasia y los 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 aportaron genes a los melanesios pero no a los asiáticos orientales , lo que indica que hubo interacción entre los primeros antepasados de los melanesios con los denisovanos, pero que esta interacción no tuvo lugar en las regiones cercanas al sur de Siberia, donde hasta el momento se han encontrado los únicos restos de denisovanos. [71] Además, los aborígenes australianos también muestran un intercambio de alelos relativamente mayor con los denisovanos, en comparación con los euroasiáticos y las poblaciones africanas, lo que es coherente 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 está en las poblaciones de Oceanía, seguidas por muchas poblaciones del sudeste asiático y ninguna en las poblaciones del este de Asia. [73] Hay material genético denisovano significativo en las poblaciones del este del sudeste asiático y Oceanía (por ejemplo, aborígenes australianos, habitantes de Oceanía cercana, polinesios, fiyianos, indonesios orientales, mamanwa filipinos y manobo), pero no en ciertas poblaciones del oeste y el continente del sudeste asiático (por ejemplo, indonesios occidentales, jehai malasios, onge de Andamán y asiáticos continentales), lo que indica que el evento de mezcla denisovana ocurrió en el propio sudeste asiático en lugar de en Eurasia continental. [73] La observación de una alta mezcla denisovana 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, en particular, los habitantes de Oceanía, 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 de denisovanos en los asiáticos orientales y ninguna mezcla de denisovanos en los nativos americanos. [75] En contraste, Prüfer et al. (2013) encontraron que las poblaciones de Asia continental y de los nativos americanos pueden tener una contribución de denisovanos del 0,2 %, que es aproximadamente veinticinco veces menor que las poblaciones de Oceanía. [12] La forma del flujo genético a estas poblaciones sigue siendo desconocida. [12] Sin embargo, Wall et al. (2013) afirmaron que no encontraron evidencia de mezcla de denisovanos en los asiáticos orientales. [23]
Los hallazgos indican que el evento de flujo genético denisovano ocurrió a los ancestros comunes de los aborígenes filipinos, aborígenes australianos y 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 (Nueva Guinea y Australia del Pleistoceno), hace al menos 44.000 años. [73] También se ha observado que la fracción de ascendencia de Oceanía cercana en los asiáticos del sudeste es proporcional a la mezcla denisovana, excepto en Filipinas, donde hay una mezcla denisovana proporcional más alta con la ascendencia de Oceanía 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/australianos que se cruzaron con los denisovanos, respectivamente, seguidos por la divergencia de los ancestros filipinos tempranos, el mestizaje entre los ancestros neoguineanos y australianos tempranos con una parte de la misma población de migración temprana que no experimentó el flujo genético denisovano, y el mestizaje entre los ancestros filipinos tempranos con una parte de la población de una ola migratoria hacia el este mucho más tardía (la otra parte de la población migrante se convertiría en asiáticos orientales). [73]
Al encontrar componentes de la introgresión denisovana con diferente relación con el denisovano secuenciado, Browning et al. (2018) sugirieron que han ocurrido al menos dos episodios separados de mezcla denisovana. [77] Específicamente, se observa la introgresión de dos poblaciones denisovanas distintas en los asiáticos orientales (por ejemplo, japoneses y chinos han), mientras que los asiáticos meridionales (por ejemplo, telugu y punjabi) y los oceánicos (por ejemplo, papúes) muestran introgresión de una población denisovana. [77]
Al explorar los alelos derivados de los denisovanos, Sankararaman et al. (2016) estimaron que la fecha de la mezcla denisovana fue hace 44.000–54.000 años. [6] También determinaron que la mezcla denisovana fue 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 mezcla denisovana elevada (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 los papúes. [6] Sugieren dos posibles explicaciones: hubo un solo evento de introgresión denisovana que fue seguido por una dilución en diferentes grados o al menos deben haber ocurrido tres pulsos distintos de introgresiones denisovanas. [6]
Un estudio de 2021 que analizó la ascendencia arcaica de 118 grupos étnicos filipinos descubrió un evento de mezcla independiente entre los negritos filipinos y los denisovanos. Se descubrió que los Ayta Magbukon, en particular, poseen el nivel más alto de ascendencia denisovana del mundo, con un 30%–40% más que incluso el encontrado en australianos y papúes ( australo-melanesios ), lo que sugiere que existían poblaciones denisovanas isleñas distintas en Filipinas que se mezclaron con los humanos modernos después de su llegada. [78]
Se ha demostrado que los euroasiáticos tienen algo de material genético derivado de los arcaicos, pero significativamente menos, que se superpone con los denisovanos, lo que se debe al hecho de que los denisovanos están relacionados con los neandertales (que contribuyeron al acervo genético euroasiático) en lugar de provenir de un cruce de los denisovanos con los ancestros tempranos 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 del presente mostraron una contribución neandertal dentro del rango de los humanos modernos euroasiáticos actuales, pero no tuvo una contribución denisovana discernible. [79] Es un pariente lejano de los ancestros 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 Denisovan, lo que se explica en parte por la infertilidad de los híbridos masculinos, como lo sugiere la menor proporción de ascendencia derivada de Denisovan 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 se introgresó desde los denisovanos a los humanos modernos en Asia occidental debido al patrón de distribución y divergencia de HLA-B*73 de otros alelos HLA. [47] Aunque HLA-B*73 no está presente en el genoma denisovano secuenciado, se demostró que HLA-B*73 está estrechamente asociado con el HLA-C*15:05 derivado de los denisovanos 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 piensa 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 variante ventajosa de los genes 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 bajos niveles de oxígeno, como en grandes altitudes, pero esto también tiene la mala adaptación de aumentar la viscosidad sanguínea. [80] La variante derivada de los denisovanos, 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 los entornos del África subsahariana hace que actualmente no sea factible comparar la mezcla humana moderna con muestras de referencia de homínidos arcaicos del África subsahariana. [5] [81]
Datos de ADN antiguo de un individuo de las tierras altas de Etiopía de hace unos 4.500 años [82] , y del sur (aproximadamente entre 2.300 y 1.300 años), este y centro-sur de África (aproximadamente entre 8.100 y 400 años) han aclarado que algunas poblaciones de África occidental tienen pequeñas cantidades de alelos en exceso, lo que se explica mejor por una fuente arcaica en los africanos occidentales que no está incluida en los cazadores-recolectores preagrícolas de África oriental, las poblaciones de cazadores-recolectores de África meridional o la gradación genética entre ellas. Los grupos de África occidental que llevan 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 se adquirió mucho antes de la expansión de la agricultura y probablemente mucho antes del Holoceno (que comenzó hace 11.600 años). Un linaje tan arcaico debe haberse separado antes de la divergencia de los ancestros san, que se estima que comenzó hace unos 200-300 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 del este de África (y los euroasiáticos) está respaldada por una línea de evidencia independiente de los hallazgos de Skoglund basados en haplotipos largos con profundas divergencias de otros haplotipos humanos, incluidos Lachance et al. (2012), [81] Hammer et al., 2011, [85] y Plagnol y Wall (2006). [86]
En las diferencias de ADN arcaico encontradas por Hammer, et al., 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 BP. Se encontró que estos individuos derivaban la mayor parte de su ADN de cazadores-recolectores de África central (ancestros pigmeos) y no compartían el ADN arcaico encontrado en los yoruba y mandé. [87] Se confirmó el patrón de diferencias entre los cazadores-recolectores orientales, centrales y meridionales en comparación con los grupos de África occidental que habían sido encontrados por Hammer. En un segundo estudio, Lipson et al. (2020) estudiaron el ADN extraído de 6 fósiles adicionales de África oriental y centro-sur de los últimos 18.000 años. Se determinó que sus orígenes genéticos podían explicarse por contribuciones de ADN de cazadores-recolectores del sur, centro y este, y que ninguno de ellos tenía el ADN arcaico encontrado en los yoruba. [88]
Según un estudio publicado en 2020, existen indicios de que entre el 2% y el 19% (o aproximadamente entre ≃6,6 y ≃7,0%) del ADN de cuatro poblaciones de África occidental puede proceder de un homínido arcaico desconocido que se separó del ancestro de los humanos y los neandertales entre 360.000 y 1,02 millones de años atrás. Sin embargo, a diferencia de los estudios de Skoglund y Lipson con ADN africano antiguo, el estudio también descubre que al menos parte de esta mezcla arcaica propuesta también está presente en los 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 anterior a la división africana/euroasiática (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 previamente, también encontró variación genética ancestral en los africanos que es anterior a los humanos modernos y se perdió en la mayoría de los no africanos. [8]
La presencia de los homínidos en Eurasia comenzó al menos hace dos millones de años. 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 paso en el genoma de los neandertales y los denisovanos y, más tarde, indirectamente, en los humanos modernos. [92] [93]
Los estudios genéticos muestran dos eventos importantes de mezcla genética de supercaicos, lo que sugiere que a fines del Pleistoceno medio, Eurasia estaba habitada por al menos dos poblaciones separadas de homínidos antiguos. [92]
Roger et al. (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 superarcaicos que se habían separado de los linajes de homo africanos desde hace al menos 2 millones de años. [92]
Estudios previos identificaron un evento de mezcla más reciente. Hace unos 350.000 años, se inyectó un genoma de una criatura "similar al erectus" en el linaje denisovano. Con el tiempo de separación de hace unos 2 millones de años y el mestizaje que ocurrió hace 350.000 años, las dos poblaciones involucradas estaban más distantemente relacionadas que cualquier par de poblaciones humanas conocidas anteriormente por mestizaje. [92] [93]
En 2019, los científicos descubrieron evidencia, basada en estudios genéticos utilizando inteligencia artificial (IA), que sugiere la existencia de una especie de ancestro humano desconocido, no neandertal ni denisovano , en el genoma de los humanos modernos . [94] [95]
La ascendencia euroasiática en los etíopes varía del 11%–12% en los gumuz al 53%–57% en los amhara. [...] La proporción de ascendencia neandertal en los africanos está correlacionada con el flujo genético de los euroasiáticos. Por ejemplo, sabiendo que hoy los euroasiáticos tienen aproximadamente un 2% de ascendencia neandertal, observamos que los africanos orientales (etíopes) tenían aproximadamente un 1% de ascendencia neandertal y aproximadamente un 50% de ascendencia euroasiática.
La mayoría de los que estamos vivos hoy en día 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 diferentes partes, hasta el punto de que si pudiéramos sumarlos todos, dice
Krause
, podríamos reconstruir algo así como un tercio del genoma neandertal y el 90 por ciento del genoma denisovano.
Demostramos que las poblaciones del norte de África, como todos los humanos no africanos, también llevan la firma de la mezcla con los neandertales, y que el límite geográfico real para la mezcla neandertal está entre los grupos subsaharianos y el resto[...] nuestro Los resultados muestran que los rastros genómicos 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.
Encontramos 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, un hecho que puede interpretarse como un signo de mezcla neandertal. Además, la señal genética de los neandertales es mayor en poblaciones con una ascendencia local norteafricana preneolítica. Por lo tanto, la mezcla antigua detectada no se debe a migraciones recientes de Oriente Próximo o Europa. Las poblaciones subsaharianas son las únicas que no se vieron 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 previamente [...] Los bereberes tunecinos y saharauis son aquellas poblaciones con el mayor componente norteafricano
[...] Los resultados de la prueba de razón de ascendencia f4 (Tabla 2 y Tabla S1) muestran que las poblaciones norteafricanas varían en el porcentaje de mezcla inferida neandertal, 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 en cualquier otra población del norte de África y al menos igual (o incluso más alto) que el de otras poblaciones euroasiáticas (100-138%) (Figura 3).
Además, la señal genética del neandertal es mayor en poblaciones con una ascendencia local preneolítica norteafricana. Por lo tanto, la antigua mezcla detectada no se debe a migraciones recientes de Oriente Próximo o Europa.
Además, encontramos que los masai de África oriental tienen una fracción pequeña pero significativa de ADN neandertal.