El Proyecto Genoma Neandertal es un esfuerzo de un grupo de científicos para secuenciar el genoma neandertal , fundado en julio de 2006.
Fue iniciado por 454 Life Sciences , una empresa de biotecnología con sede en Branford, Connecticut, en los Estados Unidos, y está coordinado por el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Alemania. En mayo de 2010, el proyecto publicó su borrador inicial del genoma neandertal (Vi33.16, Vi33.25, Vi33.26) basado en el análisis de cuatro mil millones de pares de bases de ADN neandertal. El estudio determinó que se produjo cierta mezcla de genes entre los neandertales y los humanos anatómicamente modernos y presentó evidencia de que elementos de su genoma permanecen en los humanos modernos fuera de África. [1] [2] [3]
En diciembre de 2013 se informó por primera vez de un genoma de alta cobertura de un neandertal . El ADN se extrajo de un fragmento del dedo del pie de una mujer neandertal a la que los investigadores denominaron "neandertal de Altai". Se encontró en la cueva Denisova en las montañas de Altai en Siberia y se estima que tiene 50.000 años. [4] [5]
Los investigadores recuperaron ADN antiguo de neandertales extrayendo el ADN de los huesos del fémur de tres especímenes de neandertales femeninos de 38.000 años de antigüedad de la cueva de Vindija , Croacia , y otros huesos encontrados en España, Rusia y Alemania. [6] Solo se necesitó alrededor de medio gramo de las muestras de hueso (o 21 muestras cada una de 50-100 mg [1] ) para la secuenciación, pero el proyecto enfrentó muchas dificultades, incluida la contaminación de las muestras por las bacterias que habían colonizado el cuerpo del neandertal y los humanos que manipularon los huesos en el lugar de la excavación y en el laboratorio. [7]
En febrero de 2009, el equipo del Instituto Max Planck dirigido por Svante Pääbo anunció que habían completado el primer borrador del genoma neandertal. [7] Un análisis temprano de los datos sugería que en "El genoma de los neandertales, una especie humana llevada a la extinción", "no había rastros significativos de genes neandertales en los humanos modernos". [8] Nuevos resultados sugerían que algunos neandertales adultos eran intolerantes a la lactosa . [9] Sobre la cuestión de la posible clonación de un neandertal, Pääbo comentó: "A partir del ADN extraído de un fósil, es y seguirá siendo imposible". [7]
En mayo de 2010, el proyecto publicó un borrador de su informe sobre el genoma neandertal secuenciado. Contradiciendo los resultados descubiertos al examinar el ADN mitocondrial (ADNmt), demostraron un rango de contribución genética a los humanos modernos no africanos que oscila entre el 1% y el 4%. A partir de sus muestras de Homo sapiens en Eurasia (francés, chino han y papú), los autores afirmaron que es probable que el mestizaje ocurriera en el Levante antes de que el Homo sapiens migrara a Europa. [10] Este hallazgo es discutido debido a la escasez de evidencia arqueológica que respalde su afirmación. La evidencia fósil no coloca de manera concluyente a los neandertales y los humanos modernos en proximidad cercana en este momento y lugar. [11] Según secuencias preliminares de 2010, el 99,7% de las secuencias de nucleótidos de los genomas de los humanos modernos y los neandertales son idénticos, en comparación con los humanos que comparten alrededor del 98,8% de las secuencias con el chimpancé . [12] (Durante algún tiempo, los estudios sobre las similitudes entre chimpancés y humanos modificaron la similitud del 99% a una similitud de solo el 94%, mostrando que la brecha genética entre humanos y chimpancés era mucho mayor de lo que se pensaba originalmente, [13] [14] pero los conocimientos más recientes establecen la diferencia entre humanos, chimpancés y bonobos en solo alrededor del 1,0-1,2% nuevamente. [15] [16] )
Además, en 2010, el descubrimiento y análisis del ADNmt del homínido de Denisova en Siberia reveló que difería del de los humanos modernos en 385 bases ( nucleótidos ) en la cadena de ADNmt de aproximadamente 16.500, mientras que la diferencia entre los humanos modernos y los neandertales es de alrededor de 202 bases. En contraste, la diferencia entre los chimpancés y los humanos modernos es de aproximadamente 1.462 pares de bases de ADNmt. El análisis del ADN nuclear del espécimen todavía estaba en curso y se esperaba que aclarara si el hallazgo es una especie distinta . [17] [18] Aunque el linaje del ADNmt del homínido de Denisova es anterior a la divergencia de los humanos modernos y los neandertales, la teoría coalescente no excluye una fecha de divergencia más reciente para su ADN nuclear.
Un fragmento de costilla del esqueleto parcial de un bebé neandertal encontrado en la cueva Mezmaiskaya en las estribaciones noroccidentales de las montañas del Cáucaso fue datado por radiocarbono en 1999 en 29.195 ± 965 AP , y por lo tanto pertenece a los últimos neandertales vivos. El ADN antiguo recuperado para una secuencia de ADNmt mostró una divergencia del 3,48% con respecto al neandertal de Feldhofer , a unos 2.500 km al oeste en Alemania y en 2011 el análisis filogenético colocó a los dos en un clado distinto de los humanos modernos, lo que sugiere que sus tipos de ADNmt no han contribuido al acervo de ADNmt humano moderno. [19]
En 2015, Israel Hershkovitz, de la Universidad de Tel Aviv , informó que un cráneo encontrado en una cueva en el norte de Israel es "probablemente el de una mujer que vivió y murió en la región hace unos 55.000 años, lo que sitúa a los humanos modernos allí por primera vez", lo que apunta a un posible momento y lugar en el que los humanos modernos se cruzaron por primera vez con los neandertales. [20]
En 2016, el proyecto descubrió que los neandertales se reprodujeron con humanos modernos varias veces y que se cruzaron con denisovanos solo una vez, como lo demuestra el genoma de los melanesios actuales. [21]
En 2006, dos equipos de investigación que trabajaban en la misma muestra neandertal publicaron sus resultados, Richard Green y su equipo en Nature , [22] y el equipo de James Noonan en Science . [23] Los resultados fueron recibidos con cierto escepticismo, principalmente en torno a la cuestión de una posible mezcla de neandertales en el genoma humano moderno. [24]
En 2006, el equipo de Richard Green había utilizado una técnica de secuenciación entonces nueva desarrollada por 454 Life Sciences que amplifica moléculas individuales para su caracterización y obtuvo más de un cuarto de millón de secuencias cortas únicas ("lecturas"). La técnica proporciona lecturas ubicadas aleatoriamente, de modo que las secuencias de interés (genes que difieren entre los humanos modernos y los neandertales) también aparecen al azar. Sin embargo, esta forma de secuenciación directa destruye la muestra original, por lo que para obtener nuevas lecturas es necesario secuenciar destructivamente más muestras. [25]
El equipo de Noonan, dirigido por Edward Rubin , utilizó una técnica diferente, en la que el ADN neandertal se inserta en bacterias, que hacen múltiples copias de un único fragmento. Demostraron que las secuencias genómicas neandertales se pueden recuperar utilizando un enfoque basado en bibliotecas metagenómicas . Todo el ADN de la muestra se "inmortaliza" en bibliotecas metagenómicas. Se selecciona un fragmento de ADN y luego se propaga en microbios. Las secuencias de ADN neandertal resultantes se pueden secuenciar o se pueden estudiar secuencias específicas. [25]
En general, sus resultados fueron notablemente similares. Un grupo sugirió que había indicios de mezcla entre los genomas humano y neandertal, mientras que el otro no encontró ninguno, pero ambos equipos reconocieron que el conjunto de datos no era lo suficientemente grande como para dar una respuesta definitiva. [24]
La publicación de Noonan y su equipo reveló secuencias de ADN neandertal que coinciden con el ADN del chimpancé, pero no con el ADN humano moderno, en múltiples ubicaciones, lo que permitió el primer cálculo preciso de la fecha del ancestro común más reciente de H. sapiens y H. neanderthalensis . El equipo de investigación estima que el ancestro común más reciente de sus muestras de H. neanderthalensis y su secuencia de referencia de H. sapiens vivió hace 706.000 años (tiempo de divergencia), estimando la separación de las poblaciones ancestrales humanas y neandertales en hace 370.000 años (tiempo de división).
"Nuestros análisis sugieren que, en promedio, la secuencia genómica neandertal que obtuvimos y la secuencia del genoma humano de referencia comparten un ancestro común más reciente hace unos 706.000 años, y que las poblaciones ancestrales humanas y neandertales se dividieron hace unos 370.000 años, antes del surgimiento de los humanos anatómicamente modernos".
— Noonan y otros (2006) [23]
Basándose en el análisis del ADN mitocondrial, se estima que la división de los linajes de neandertal y H. sapiens data de hace entre 760.000 y 550.000 años ( IC del 95% ). [26]
Se descubrieron mutaciones del gen FOXP2, relacionado con el habla, idénticas a las de los humanos modernos en el ADN neandertal de los especímenes de El Sidrón 1253 y 1351c, [27] lo que sugiere que los neandertales podrían haber compartido algunas capacidades básicas del lenguaje con los humanos modernos. [9]
General:
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