Nuestros antepasados ​​Homo Sapiens compartieron el mundo con neandertales, denisovanos y otros tipos de humanos cuyo ADN sigue vivo en nuestros genes.

Cuando los primeros humanos modernos surgieron en África Oriental hace entre 200.000 y 300.000 años, el mundo era muy diferente en comparación con el actual. Quizás la mayor diferencia fue que nosotros –es decir, las personas de nuestra especie, Homo sapiens – fueron sólo uno de varios tipos de humanos (u homínidos) que existieron simultáneamente en la Tierra.

Desde los conocidos neandertales y los más enigmáticos denisovanos en Eurasia, hasta el diminuto “hobbit” Homo floresiensis en la isla de Flores en Indonesia, para homo naledi que vivían en Sudáfrica, abundaban múltiples homínidos.

Luego, hace entre 30.000 y 40.000 años, todos los tipos de estos homínidos menos uno desaparecieron y por primera vez estábamos solos.

Hasta hace poco, uno de los misterios de la historia humana era si nuestros ancestros interactuaban y se apareaban con estos otros tipos de humanos antes de que se extinguieran. Esta fascinante pregunta fue objeto de grandes y a menudo polémicos debates entre científicos durante décadas, porque los datos necesarios para responder a esta pregunta simplemente no existían. De hecho, a muchos les pareció que los datos nunca existirían.

Svante Pääbo, sin embargo, prestó poca atención a lo que la gente pensaba que era o no posible. Su persistencia en el desarrollo de herramientas para extraer, secuenciar e interpretar ADN antiguo permitió secuenciar los genomas de los neandertales, los denisovanos y los primeros humanos modernos que vivieron hace más de 45.000 años.

Por desarrollar este nuevo campo de la paleogenómica, Pääbo recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2022. Este honor no es sólo un reconocimiento bien merecido por los triunfos de Pääbo, sino también por la genómica evolutiva y los conocimientos que puede contribuir a una comprensión más integral de la salud y las enfermedades humanas.

Mezcla y apareamiento, revelados por el ADN

Los estudios genéticos de personas vivas durante las últimas décadas revelaron los contornos generales de la historia humana. Nuestra especie surgió en África, se dispersó desde ese continente hace unos 60.000 años y finalmente se extendió a casi todos los lugares habitables de la Tierra. Existieron otros tipos de humanos a medida que los humanos modernos migraban por todo el mundo, pero los datos genéticos mostraron poca evidencia de que los humanos modernos se aparearan con otros homínidos.

Sin embargo, durante la última década, el estudio del ADN antiguo, recuperado de fósiles de hasta unos 400.000 años de antigüedad, ha revelado nuevos giros sorprendentes en la historia de la humanidad.

Por ejemplo, el genoma neandertal proporcionó los datos necesarios para demostrar definitivamente que los humanos y los neandertales se aparearon. Los pueblos no africanos que viven hoy en día heredaron alrededor del 2% de sus genomas de ancestros neandertales, gracias a este tipo de mestizaje.

En una de las mayores sorpresas, cuando Pääbo y sus colegas secuenciaron ADN antiguo obtenido de un pequeño fragmento de hueso de un dedo que se suponía era neandertal, resultó ser un tipo de humano completamente desconocido, ahora llamado denisovano. Los humanos y los denisovanos también se aparearon, y los niveles más altos de ascendencia denisovana están presentes hoy en día (entre el 4% y el 6%) en individuos de ascendencia oceánica.

Sorprendentemente, el ADN antiguo de una mujer de 90.000 años reveló que tenía una madre neandertal y un padre denisovano. Aunque todavía quedan muchas preguntas sin respuesta, la imagen que surge de los análisis del ADN antiguo y moderno es que no sólo se superpusieron múltiples homínidos en el tiempo y el espacio, sino que los apareamientos eran relativamente comunes.

Genes arcaicos que llevas hoy

Estimar la proporción de ascendencia que los individuos modernos tienen de neandertales o denisovanos es ciertamente interesante. Pero las proporciones de ascendencia proporcionan información limitada sobre las consecuencias de estos apareamientos antiguos.

Por ejemplo, ¿el ADN heredado de los neandertales y los denisovanos influye en las funciones biológicas que ocurren dentro de nuestras células? ¿Este ADN influye en rasgos como el color de ojos o la susceptibilidad a enfermedades? ¿Fueron alguna vez beneficiosas las secuencias de ADN de nuestros primos evolutivos, ayudando a los humanos a adaptarse a nuevos entornos?

Para responder a estas preguntas, necesitamos identificar los fragmentos de ADN de Neanderthal y Denisovan esparcidos por los genomas de los individuos modernos.

En 2014, mi grupo y el de David Reich publicaron de forma independiente los primeros mapas de secuencias neandertales que sobreviven en el ADN de los humanos modernos. Hoy en día, aproximadamente el 40% del genoma neandertal se ha recuperado no mediante la secuenciación de ADN antiguo recuperado de un fósil, sino indirectamente reconstruyendo las secuencias neandertales que persisten en los genomas de individuos contemporáneos.

De manera similar, en 2016 mi grupo y el de David Reich publicaron los primeros catálogos completos de secuencias de ADN en individuos modernos heredados de ancestros denisovanos. Sorprendentemente, cuando analizamos las secuencias de Denisova que persisten en la gente de hoy, descubrimos que provenían de dos poblaciones distintas de Denisova y, por lo tanto, se produjeron al menos dos oleadas separadas de apareamiento entre los Denisovanos y los humanos modernos.

El análisis del ADN de neandertales y denisovanos en humanos modernos revela que parte de su secuencia era dañina y rápidamente fue eliminada de los genomas humanos. De hecho, la fracción inicial de ascendencia neandertal en los humanos que vivieron hace aproximadamente 45.000 años rondaba el 10%. Esa cantidad disminuyó rápidamente en un pequeño número de generaciones hasta el 2% observado en los individuos contemporáneos.

La eliminación de secuencias arcaicas nocivas también creó grandes regiones del genoma humano en las que se ha agotado significativamente la ascendencia neandertal y denisovana. Estos desiertos de secuencias de homínidos arcaicos son interesantes porque pueden ayudar a identificar cambios genéticos que contribuyen a rasgos humanos exclusivamente modernos, como nuestra capacidad para el lenguaje, el pensamiento simbólico y la cultura, aunque existe un debate sobre cuán únicos son estos rasgos para los humanos modernos.

Por el contrario, también hay secuencias heredadas de los neandertales y los denisovanos que resultaron ventajosas y ayudaron a los humanos modernos a adaptarse a nuevos entornos a medida que se dispersaban fuera de África. Las versiones neandertales de varios genes relacionados con el sistema inmunológico han alcanzado una alta frecuencia en varias poblaciones no africanas, lo que probablemente ayudó a los humanos a defenderse de la exposición a nuevos patógenos. De manera similar, una versión del EPAS1 El gen, que contribuye a la adaptación a las grandes altitudes en las poblaciones tibetanas, fue heredado de los denisovanos.

También está quedando claro que las secuencias de ADN heredadas de los ancestros neandertales y denisovanos contribuyen a la carga de enfermedades en los individuos actuales. Se ha demostrado que las secuencias de neandertal influyen tanto en la susceptibilidad como en la protección contra la COVID-19 grave. También se ha demostrado que las secuencias de homínidos arcaicos influyen en la susceptibilidad a la depresión, la diabetes tipo 2 y la enfermedad celíaca, entre otras. Sin duda, los estudios en curso revelarán más sobre cómo la ascendencia neandertal y denisovana contribuye a las enfermedades humanas.

Yo era un estudiante de posgrado cuando el Proyecto Genoma Humano estaba a punto de completarse hace poco más de dos décadas. Me atrajo la genética porque me pareció fascinante que, al analizar el ADN de los individuos actuales, se pudieran aprender aspectos sobre la historia de una población que ocurrió hace decenas de miles de años.

Hoy en día, estoy igual de fascinado por las historias contenidas en nuestro ADN, y el trabajo de Svante Pääbo y sus colegas ha permitido que estas historias se cuenten de una manera que antes simplemente no era posible.

Joshua Akey, profesor del Instituto Lewis-Sigler de Genómica Integrativa, Universidad de Princeton

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.