ADN ayuda a revelar el posible aspecto de los enigmáticos denisovanos

Por casi una década, los investigadores no encontraban respuesta a cómo se veían los denisovanos. Hoy, se tiene el mejor modelo del esqueleto de la especie.viernes, 20 de septiembre de 2019

A principios de este año, David Gokhman convocó a un fantasma. 

Gokhman, por entonces estudiante de doctorado en la Universidad Hebrea de Jerusalén, intentaba unir las piezas del esqueleto de un enigmático ser humano antiguo conocido como denisovano. Pero, a pesar de que es probable que los denisovanos hayan vivido en Asia por decenas de miles de años, los investigadores solo han hallado escasos fósiles: un hueso del dedo meñique, un fragmento de cráneo, una mandíbula fracturada y unos pocos dientes. 

Para darle forma a estos espectros, Gokhman se basó en el rastro más convincente de su existencia: su antiguo ADN

En una hazaña impresionante, Gokhman y sus colegas han trazado un mapa de un previsto esqueleto denisovano, y lo han hecho con la información de 32 características del esqueleto encriptada en el ADN que fue extraído de un hueso de dedo meñique. La investigación, publicada en la revista Cell, no brinda valores exactos de las proporciones denisovanas, pero ofrece una mirada de cómo este misterioso tipo de homínido se compara con el Homo sapiens y los neandertales. 

“Gracias a este [método], la reconstrucción del pasado es muy emocionante”, expresa María Martinón-Torres, directora del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución (CENIEH) en España. “Es el mundo de las maravillas científicas”. 

Financiada en parte por National Geographic Society, la nueva investigación nos indica, gracias a atractivas pistas, que podría haber más restos denisovanos a simple vista. A lo largo de los años, los científicos han desenterrado una cantidad de fósiles en todo Asia que no encajan bien en las ramas del árbol genealógico de los homínidos. No obstante, dado los pocos huesos denisovanos con los que contamos para comparar y el calor en gran parte de Asia que desvanece las esperanzas de extracción de ADN, muchos de estos fósiles languidecen en una especie de paleopurgatorio, destinado a categorías difusas como “Homo arcaico”. 

Muchas de las novedosas características propuestas podrían ayudar con, al menos, la identificación preliminar de algunos de estos restos. Ya hoy, el trabajo apunta a la identidad denisovana por un par de cráneos fragmentados encontrados cerca de la ciudad de Xuchang, China. 

 Liran Carmel, de la Universidad Hebrea de Jerusalén y quien lideró el equipo de investigación del estudio, señala que el trabajo también indaga sobre una gran pregunta: qué nos hace humanos. A pesar de que una gran cantidad de homínidos se distribuyeron por las tierras antiguas, solo nuestras especies sobrevivieron, y nadie sabe el porqué. 

“Este es un gran paso para resolver esta cuestión”, afirma Carmel. 

Huellas genéticas

El descubrimiento de los denisovanos, anunciado en 2010, se basó en ADN extraído de un hueso de dedo meñique y un importante diente desenterrados en una cueva de Denisova en el macizo de Altái de Siberia. 

“Fue la primera vez en la historia de la ciencia que un nuevo grupo de seres humanos fue descubierto en base solo a ADN”, cuenta Carmel. “Había mucho misterio”. 

Y, lentamente, el estudio genético continuado ha sacado a los denisovanos de las sombras. Se separaron de sus parientes neandertales, al menos, hace 400.000 años y, a pesar de que estos últimos echaron raíces en Europa y Oriente Medio, los denisovanos se dirigieron al este por Asia. En su recorrido, se cruzaron con sus antiguos ancestros y dejaron huellas genéticas que todavía pueden verse en las poblaciones modernas de origen asiático. 

Tradicionalmente, los paleoantropólogos usaron esqueleto0s fósiles de antiguos homínidos para observar las características que los separaban, Pero, sin más evidencia física de los denisovanos, no había manera de saber exactamente de quien se hablaba.  Aquí es donde entran Carmel y su equipo. Las cadenas de “letras” químicas que componen el ADN codifican instrucciones para crear proteínas que establecen las características físicas. No obstante, este material genético no puede leerse simplemente como se hace con un libro, en parte porque los científicos no solo deben conocer qué cadenas se conectan con qué proteínas, sino también cuán activo está cada gen. 

Una manera en la que la evolución nivela la actividad genética es la metilación, o la conexión de etiquetas químicas a partes específicas de ADN. Por ejemplo, la pérdida de metilación en ciertas partes del genoma resulta en el crecimiento desenfrenado de muchos tipos de células cancerígenas. 

Aproximadamente un año después de que el descubrimiento del denisovano haya sido anunciado, Gokhman y su equipo estaban estudiando patrones de metilación para humanos antiguos, que están fortuitamente conservados en ADN antiguo como matices en la sopa de letras genética.  Trazaron un mapa de estos patrones en los genomas de los neandertales y de los humanos modernos, vinculando algunas diferencias de metilación a características anatómicas o a enfermedades. Pero querían ir un poco más allá. Usando metilación, ¿podrían predecir las características físicas de los misteriosos denisovanos? 

“No estábamos seguros con qué nos íbamos a encontrar porque no se había hecho antes”, cuenta Gokhman, quien, actualmente, es becario postdoctoral de la Universidad Stanford. 

Para determinar qué tipo de rol podía desempeñar la metilación, los investigadores leyeron atentamente una base de datos moderna que exponía las mutaciones genéticas subyacentes en una serie de enfermedades humanas.  En estos casos, las mutaciones hicieron que ciertos genes se vuelvan inactivos de manera supuestamente similar a lo que sucede por la metilación. Incluso, la base de datos los ayudó a entender el cambio de sentido, por ejemplo, si una mutación puede acarrear dedos más largos o más cortos. 

El equipo tomó precauciones solo para intentar predecir los aspectos del esqueleto que podían, razonablemente, asociarse a los genes. Por ejemplo, si múltiples genes controlaban una característica, solo la incluían en el modelo si el cambio de sentido de cada gen era el mismo. 

“Si el gen A decía que se veía como un pato, y el gen B decía que se veía como un pato, y el gen C, y así sucesivamente, entonces nuestra predicción era que se veía como un pato”, cuenta Gokhman. Si un ganso genético se mezclaba, la característica era excluida del supuesto esqueleto. 

Finalmente, con todos los patitos en fila, probaron el método al predecir las diferencias de esqueleto conocidas de los neandertales y los chimpancés comparadas con las de los humanos modernos, y fue un éxito con un 85 por ciento de precisión. 

Diferencias con los neandertales

Tal vez como se esperaba, los resultados generales sugirieron que los denisovanos se asemejan en apariencia a sus parientes conocidos más cercanos, los neandertales. Entre las similares características podemos encontrar la frente pequeña y las mandíbulas fuertes. Pero se hallaron diferencias fundamentales. 

“Lo que estamos viendo aquí no es otro neandertal”, señala Murray Cox, de la Universidad Massey y quien no participó del estudio. “Realmente estamos viendo un tercer grupo que se diferencia bastante de los humanos modernos y de los neandertales. Es muy interesante”. 

Una característica particularmente intrigante es el diámetro del cráneo entre los huesos parietales, que conforman los lados y la parte trasera superior del cráneo. Esta medida, conocida como diámetro biparietal, era sorprendentemente grande para un par de cráneos fragmentados de entre 100.000 y 130.000 años descubiertos en Xuchang, uno de los cráneos poseía el diámetro biparietal más grande de su época. Muchos expertos creyeron que los fósiles podían ser denisovanos, pero, sin ADN, no se podía establecer algo definitivo. 

El nuevo estudio predice que el amplio diámetro biparietal (más grande que el de los humanos modernos y el de los neandertales) apunta a una identidad denisovana. De las ocho características craneales denisovanas previstas y presentes en los fósiles de Xuchang , siete se alinean con las predicciones del equipo. 

“Para nosotros, fue muy revelador ver esto”, indica Carmel, y describe su sensación del momento como de “una gran alegría”. 

Otra prueba del modelo llegó en mayo de este año cuando los investigadores anunciaron el hallazgo de una mandíbula denisovana en una cueva ubicada en el borde de la meseta del Tíbet, los primeros y cruciales restos denisovanos encontrados fuera de Siberia. Tan pronto como oyó el anuncio, Gokhman corrió a su perfil para revisar su predicción. Lo maravilló encontrar que todas las características nuevas coincidían, desde la altura de la mandíbula delantera hasta el arco alargado debajo de los dientes. 

Retrato de la familia de los homínidos 

El estudio ya está generando entusiasmo entre los investigadores de homínidos, quienes están comparando apasionadamente las medidas previstas con otros restos. Xiujie Wu, investigadora del Instituto de Paleontología y Paleoantropológia de Vertebrados de China, dijo en un correo que las características denisovanas previstas parecen alinearse con los restos no identificados encontrados en Xujiayao en el norte de China. 

No todas las características propuestas encajan con los pocos restos denisovanos encontrados hasta hoy, como el grosor del esmaltado y el diámetro de la yema de los dedos. Pero, hacer foco en estas características nos hace perdernos el cuadro completo, señala Bence Viola, paleoantropólogo de la Universidad de Toronto y experto destacado en morfología fósil de denisovanos. 

“Me parece absolutamente sorprendente que puedan hacer esto”, indica y hace énfasis en que el equipo hizo lo mejor que pudo con la poca información que contaba. Y agrega que el modelo no es lo suficientemente preciso para establecer identidades de denisovanos definitivas para los pequeños fósiles basándose solo en esta información, pero sirve como guía útil para investigaciones futuras. 

“Este es un trabajo emocionante que amplía los límites de lo que puede extraerse de los genomas antiguos”, señala en un correo electrónico Chris Stringer del Museo de Historia Natural de Londres. Pero el trabajo “se ampara en una compleja cadena de extrapolaciones”, añade; y, ahora, la comunidad científica debe evaluarlas. 

Cox menciona que para él no es claro cuánta variación el estudio ignora sobre la población denisovana. Los estudios genéticos de los denisovanos, entre los que se encuentra la propia investigación de Cox, sugieren que el grupo era increíblemente amplio y algunas poblaciones evolucionaron por separado por decenas de miles de años. Una línea denisovana era casi tan diferente a los otros denisovanos como lo era a los neandertales. 

Todavía hay muchas incertidumbres sobre cómo los patrones de metilación se relacionan con las características del esqueleto, indica Genevieve Housman, investigadora postdoctoral de la Universidad de Chicago que estudia la genética y epigenética en primates. 

Las mutaciones que hacen que un gen pierda su función son como interruptores de luz; el gen está encendido o apagado, señala Nicholas Banovich, experto en genómica humana del Instituto sin fines de lucro de Investigación Genómica Transnacional. No obstante, la metilación es como una perilla de volumen que ajusta la actividad del gen. Por lo tanto, a medida que los autores del estudio se estresan, las características previstas del esqueleto solo pueden considerarse distintas al compararse con aquellas de los humanos modernos o los neandertales. Cuantificar el cambio sigue estando fuera de alcance. 

Sin embargo, tanto Cox como otros investigadores están entusiasmados con la investigación: “Esencialmente, no sabemos nada sobre la morfología denisovana”, indica, “así que un poquito más de conocimiento es un montón”. 

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