L'evidència genètica més antiga recuperada fins avui clarifica una part de la genealogia humana
Per primera vegada s'ha recuperat material proteínic d'una espècie humana, que va viure a Europa fa uns 800,000 anys. Els resultats obtinguts en la Universitat de Copenhaguen llancen llum sobre un dels punts més interessants de la genealogia humana, assolint una antiguitat molt superior a l'aconseguida fins avui mitjançant l'obtenció d'ADN.
S'ha aconseguit un avanç important en els estudis d'evolució humana, després que un equip de recerca hagi recuperat un dels conjunts de dades genètiques humanes més antics aconseguits a data d'avui. L'assoliment s'ha obtingut després d'analitzar una dent de 800.000 anys d'antiguitat, pertanyent a l'espècie Homo antecessor.
Les troballes realitzades per científics de la Universitat de Copenhaguen (Dinamarca), en col·laboració amb col·legues del Centre Nacional de Recerca sobre l'Evolució Humana (CENIEH-ICTS) de Burgos, així com d'altres institucions incloent l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE, CSIC-Universitat Pompeu Fabra) a Barcelona, es publiquen avui dia 1 d'abril de 2020 a la prestigiosa revista Nature.
“L'anàlisi de proteïnes antigues proporciona evidència d'una relació estreta entre l'Homo antecessor, els neandertals, els humans moderns i els denissovans. Els nostres resultats recolzen la idea que Homo antecessor era un grup germà del conjunt d'homínids que contenia a Homo sapiens, Homo neanderthalensis i denissovans, i hem de suposar que els arbres filogenètics que hem obtingut descriuen correctament les relacions de parentiu entre aquests grups d'homínids", afirma Frido Welker, investigador postdoctoral en el Globe Institute de la Universitat de Copenhaguen i primer autor de l'article.
Un equip de recerca liderat per la Universitat de Copenhaguen (Dinamarca) i el Centre Nacional de Recerca sobre l'Evolució Humana (CENIEH-ICTS) de Burgos i amb la participació de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE, CSIC-Universitat Pompeu Fabra) a Barcelona ha recuperat un dels conjunts de dades genètiques humanes més antics aconseguits a data d'avui. L'assoliment s'ha obtingut després d'analitzar una dent de 800.000 anys d'antiguitat, pertanyent a l'espècie Homo antecessor.
Reconstruint l'arbre genealògic humà
Mitjançant l'ús d'una tècnica anomenada espectrometria de masses, l'equip de recerca va seqüenciar proteïnes antigues de l'esmalt de les dents i va determinar de manera molt precisa la posició d'Homo antecessor en l'arbre genealògic humà.
El nou mètode, desenvolupat per investigadors de la Facultat de Ciències Mèdiques i de la Salut de la Universitat de Copenhaguen, permet als científics recuperar evidències moleculars per a reconstruir amb precisió l'evolució humana des de temps als quals encara no teníem accés.
Les respectives genealogies de ximpanzés i humans van divergir fa entre nou i set milions d'anys. Des que tenim aquesta dada, els científics s'han afanyat per comprendre millor les relacions evolutives entre els humans moderns i totes les altres espècies del nostre llinatge, de les quals només ens queden les seves restes fòssils.
“Molt del que sabem fins ara es basa en els resultats de l'anàlisi d'ADN antic o en observacions de la forma i l'estructura física dels fòssils. A causa de la degradació química de l'ADN al llarg del temps, el material genètic humà més antic recuperat fins avui amb prou feines supera els 400,000 anys”, explica Enrico Cappellini, professor associat del Globe Institute, Universitat de Copenhaguen, i responsable principal del grup de recerca.
La nova tècnica paleoproteòmica permet als científics recuperar evidències moleculars per a reconstruir amb precisió l'evolució humana des de temps als quals encara no es tenia accés.
"Ara, l'anàlisi de proteïnes antigues amb espectrometria de masses, un enfocament comunament conegut com a paleoproteòmica, ens permet superar aquests límits", afegeix.
Teories sobre l'evolució humana
Els fòssils analitzats pels investigadors van ser trobats el 1994 per l'equip dirigit per Juan Luis Arsuaga, José María Bermúdez de Castro i Eudald Carbonell en el nivell estratigràfic TD6 del jaciment de la Gran Dolina, un dels llocs arqueològics i paleontològics de la serra d'Atapuerca, a Burgos, Espanya. Les observacions inicials van portar a concloure que Homo antecessor va ser l'últim avantpassat comú dels neandertals i els humans moderns, una conclusió basada en la morfologia dels fòssils.
Durant anys, la relació exacta entre Homo antecessor i altres grups humans, com els sapiens i els neandertals, s'ha discutit intensament entre els experts. Encara que la hipòtesi que Homo antecessor podria ser l'ancestre comú dels neandertals i els humans moderns és molt difícil d'encaixar en l'escenari evolutiu del gènere Homo, les noves troballes en TD6 i estudis posteriors van revelar diversos caràcters compartits entre les espècies humanes trobades a Atapuerca i els neandertals. A més, estudis addicionals van confirmar que les característiques facials de l'Homo antecessor són molt similars a les de l'Homo sapiens i molt diferents de les dels neandertals i els seus avantpassats més recents.
“Me'n alegro que l'estudi de proteïnes proporcioni evidència sobre la possible relació entre Homo antecessor, l'ancestre comú dels neandertals, els humans moderns i els denissovans. Les característiques compartides per l'espècie de TD6 amb aquests homínids van aparèixer clarament molt abans del que es pensava. Per tant, podria ser una espècie basal de la humanitat emergent que va donar lloc a neandertals, denissovans i humans moderns”, agrega José María Bermúdez de Castro, codirector científic de les excavacions a Atapuerca i coautor corresponent de l'article.
L'estudi de proteïnes dels fòssils analitzats d'Homo antecessor, que van ser trobats el 1994 en el nivell estratigràfic TD6 del jaciment de la Gran Dolina (serra d'Atapuerca), proporciona evidència sobre una possible relació estreta entre Homo antecessor, l'ancestre comú dels neandertals, els humans moderns i els denissovans.
Col·laboració interdisciplinària
Resultats com aquests són possibles gràcies a una àmplia col·laboració entre diferents camps de recerca, des de la paleoantropologia fins a la bioquímica, la proteòmica i la genòmica de poblacions, així com entre diferents institucions.
La recuperació de material genètic antic dels espècimens fòssils molt escassos requereix experiència i equips d'alta qualitat. Aquesta és la raó que està darrere de la col·laboració estratègica de deu anys entre Enrico Cappellini i Jesper Velgaard Olsen, professor del Centre de Recerca de Proteïnes de la Fundació Novo Nordisk de la Universitat de Copenhaguen i coautor de l'article.
“Aquest estudi suposa una fita emocionant en paleoproteòmica. Utilitzant una tècnica avantguardista d'espectrometria de masses, determinem la seqüència d'aminoàcids de les restes de proteïnes de l'esmalt dental d'Homo antecessor. Després podem comparar les antigues seqüències de proteïnes que "llegim" amb les d'altres hominins, per exemple, els neandertals i Homo sapiens, per a determinar com estan genèticament relacionats", diu Jesper Velgaard Olsen. "Realment espero veure el que la paleoproteòmica revelarà en el futur", conclou Enrico Cappellini.
L'estudi de l'evolució humana per paleoproteòmica continuarà en els propers anys a través del projecte iniciat recentment: “Palaeoproteomics to Unleash Studies on Human History (PUSHH)”, finançat per la Unió Europea i al qual pertanyen molts dels coautors de l'article.
"La recuperació de mostres moleculars de fòssils molt antics combinada amb les noves tècniques computacionals ha suposat una revolució en la manera d'entendre la relació d'espècies que ja no estan entre nosaltres. Molts investigadors d'aquest estudi estem involucrats en una xarxa europea de treballs evolutius, i els propers anys prometen ser fascinants", comenta Tomàs Marquès-Bonet, director de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE, CSIC-Universitat Pompeu Fabra) amb doble afiliació en el Centre Nacional d'Anàlisi Genòmica (CNAG-CRG) del Centre de Regulació Genòmica (CRG) i coautor de l'article.
"La recuperació de mostres moleculars de fòssils molt antics combinada amb les noves tècniques computacionals ha suposat una revolució en la manera d'entendre la relació d'espècies que ja no estan entre nosaltres. Els propers anys prometen ser fascinants", comenta Tomàs Marquès-Bonet, director de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE, CSIC-Universitat Pompeu Fabra) i coautor de l'article.
"En 1997, els investigadors d'Atapuerca van obrir un debat científic enorme sobre el paper d'Homo antecessor i ara l'hem tancat des d'on no es podia somiar en aquella època, des de la paleoproteòmica. Esperem que la mateixa tècnica tanqui molts més debats en el futur", afegeix Carles Lalueza-Fox, investigador principal de l'IBE i coautor de l'article.
"En 1997, els investigadors d'Atapuerca van obrir un debat científic enorme sobre el paper d'Homo antecessor i ara l'hem tancat des d'on no es podia somiar en aquella època, des de la paleoproteòmica. Esperem que la mateixa tècnica tanqui molts més debats en el futur", afegeix Carles Lalueza-Fox, investigador principal de l'IBE i coautor de l'article.
La recerca ha estat finançada principalment per VILLUM FONDEN, la Fundació Novo Nordisk, "la Caixa" i els programes de la Xarxa Internacional de Beques i Formació Internacional Marie Sklowowska-Curie Actions.
Pel Centre Nacional de Recerca sobre l'Evolució Humana (CENIEH-ICTS) de Burgos, ha participat en la recerca José María Bermúdez de Castro (com a autor corresponent) i María Martinón. Les investigacions i excavacions dels jaciments de la serra d'Atapuerca estan sent finançades pel Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats, la Junta de Castella i Lleó i la Fundació Atapuerca.
Article de referència: F. Welker et.al. The dental proteome of Homo antecessor. Nature; Abril 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2153-8