Nobel de Medicina: ¿cómo entenderlo? Así se descifró el genoma de los neandertales

Trazar el mapa genético y descifrar el genoma de quienes nos antecedieron en tiempos prehistóricos parece tema para una novela de ciencia ficción. Sin embargo, el mundo conoce, gen por gen. cómo eran los neandertales, y en su paso por este descubrimiento, también conocimos de otro homínido llamado denisovano.

Todo esto fue posible gracias a los años de estudio del científico sueco Svante Pääbo, padre de la paleogenómica, es decir, esa ciencia que estudia los genes de quienes vivieron en periodos prehistóricos.

Por ello, este 3 de octubre fue anunciado con el premio Nobel de Medicina o Fisiología 2022. En este caso, el premio no es de Medicina sino de Fisiología y premia por el conocimiento sobre cómo funciona el organismo humano y otros organismos vivos. En este caso... nuestra relación con el pariente prehistórico más cercano a nosotros.

“A través de su investigación pionera, Svante Pääbo logró algo que parecía imposible: secuenciar el genoma del Homo neandertalensis, conocido popularmente como Neandertal, un pariente extinto de los seres humanos actuales”, destacó el Instituto Karolinska, ente encargado en asignar el galardón.

Pero el trabajo de este científico fue más allá. El sueco encontró que esa transferencia genética que dio paso del neandertal al Homo sapiens se dio hace aproximadamente 70.000 años, posterior a la migración desde África. Este paso de genes a los humanos de hoy tiene relevancia para la Fisiología, porque ayuda a explicar, por ejemplo, cómo nuestro sistema inmunitario reacciona a una infección.

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Todo comenzó con una pregunta... y una dificultad

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De acuerdo con documentación enviada por la Fundación Nobel, la curiosidad de Pääbo comenzó con una pregunta, pero para entenderla debemos tener algo de contexto.

De los neandertales supimos por primera vez en 1856, con unos restos encontrados en una cueva en el valle Neandertal, en Alemania, pero nuestro vínculo comienza desde varios miles de años antes.

Nuestra especie, Homo sapiens, apareció primero en África hace unos 300.000 años. Nuestros familiares homínidos más cercanos, los neandertales, poblaron más bien Europa y la parte oeste de Asia, su aparición data de hace unos 400.000 años y estuvieron hace unos 30.000. Ambas especies cohabitaron el planeta durante unos 20.000 años.

Y aquí es donde viene la pregunta de Pääbo: ¿qué nos hace únicos en comparación con los neandertales y cuáles son esos puntos en común de los genes de ambas especies?

Codificar el genoma humano era una tarea completada desde finales de la década de 1990, pero con los neandertales no sería así de sencillo... el paso del tiempo jugaba en contra. ¿Por qué? Con el tiempo, el ADN sufre cambios químicos y se degrada en pequeños fragmentos. Luego de miles de años (como en este caso) solo quedan algunos rastros de ADN, que además están mezclados y “contaminados” con el ADN de bacterias.

Entonces el paleogenómico y su equipo buscaron una solución, y la encontraron de la mano de la mitocondria: la mitocondria es una organela dentro de la célula que contiene también ADN, es conocida como “la planta de energía celular”. La mitocondria también tiene ADN (el llamado ADN mitocondrial). Ese proyecto comenzó en 1990.

Analizaron entonces el ADN mitocondrial de un hueso de 400.000 años. Para ello, Pääbo, quien en ese entonces trabajaba con la Universidad de Múnich, acudió al Museo Rheinisches en Bonn, Alemania, donde se preservaban dichos huesos. Recibió luz verde para su estudio y obtuvo un hueso húmero de un neandertal.

La primera secuencia de ADN mitocondrial obtenida fue de 61 nucleótidos (moléculas orgánicas del ADN). La mayoría de estos no se habían visto en los seres humanos. Partes del hueso se enviaron a otros centros de investigación para control de calidad. Esta colaboración dio con secuencias de 379 nucleótidos.

Para investigar cómo se relacionaban nuestros genes, esos 379 nucleótidos se compararon con una colección de 2.051 nucleótidos de ADN mitocondrial humano y con 59 de ADN mitocondrial de chimpancé.

Por lo visto, en aquel entonces los neandertales y los Homo Sapiens básicamente no tenían nada en común, pero no era suficiente con lo que tenían hasta el momento, porque el ADN mitocondrial no muestra todos los elementos de nuestro ADN.

No tenían suficientes herramientas de análisis y Pääbo encontró varias limitaciones. Por ejemplo, el ADN mitocondrial se hereda solo de la madre y solo puede ser transmitido a siguientes generaciones por las hembras, así que si una mujer solo tenía hijos varones, estos no llevarían esa información genética a su descendencia, por lo que podría haber genes en común con los neandertales que no se vieran en la mitocondria.

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Encontrar el ADN en el núcleo

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Para lograr encontrar la información deseada, Pääbo cambió su sede de trabajo al Instituto Max Planck, en Alemania, en donde se dispondría a obtener ADN del núcleo celular, con todas las dificultades que ya sabía, pero con mejor tecnología.

Este paso se dio diez años después del inicio de sus ensayos, en el año 2000. Y tomó otros diez años para dar con los resultados que hasta la fecha conocemos mejor.

Esta tecnología permitió la secuenciación directa de todo el ADN de las muestras. Y esta vez no se limitaron a aquel húmero prestado por el museo alemán. Se tomaron en cuenta más de 70 muestras de huesos y dientes de diferentes sitios de Europa y Asia donde se habían encontrado restos de neandertales. Se examinaron para ver su preservación biomolecular y ver cuánto pudieron haberse descompuesto.

La mayoría de las muestras no tenían ADN, pero algunas sí contenían niveles de aminoácidos que podrían ayudar a extraer información genética. Las mejores preservaciones se vieron de un hueso de la cueva Vindija, en Croacia.

En 2010, con este y otros huesos, Pääbo y su equipo lograron un hito: el primer borrador de la secuenciación genómica de un Neandertal, con esto se podría conocer mejor no solo a nuestro ancestro más cercano, también averiguar más de nuestra especie.

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El eslabón desconocido: el denisovano

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En el camino a desentrañar gen por gen a los neandertales este paleogenetista encontró algo inesperado: otro ancestro, anteriormente creído Neandertal, no lo era.

En 2008, se halló un fragmento del hueso de un dedo en la cueva Denisova, al sur de Siberia. Para sorpresa del equipo, el ADN estaba “excepcionalmente bien preservado”. Entonces lo secuenciaron.

Los resultados causaron una mezcla de asombro con incredulidad y los corrieron varias veces: esta secuencia era única a las anteriores vistas en neandertales y en humanos.

En otras palabras, estaban ante un homínido desconocido y nuevo para la ciencia, que hoy conocemos como denisovano. Aún no hay un nombre científico como tal, pues la ciencia aún está dividida entre si se trata de una especie nueva o es una rama adicional de neandertales.

Sin embargo, por lo que se cree según las investigaciones del hoy laureado con el Nobel, mientras los Homo sapiens salieron de África y de ahí migraron, al menos dos poblaciones de homínidos ya extintas habitaban lo que hoy conocemos como Europa y Asia: los neandertales al oeste y los denisovanos al este. En algún momento las tres especies se encontraron y mezclaron.

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Y al final, ¿cuán parecidos somos?

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De acuerdo con las investigaciones de Pääbo y su equipo, los neandertales, denisovanos y Homo sapiens sí tuvieron una vida en común más íntima y sí tuvieron hijos, por lo que sí hay pequeños rasgos o segmentos genéticos en común.

Por ejemplo, tenemos entre un 1% y un 2% de genes neandertales y entre un 1% y un 6% de denisovano.

Sin embargo, también hay rasgos que nos hacen únicos. Dentro de los genes que no son comunes con las otras especies, alrededor de 3.000 se están en “regiones reguladoras”, que podrían ser clave en el funcionamiento de nuestros cuerpos, mentes y comportamiento, alrededor de 30 afectan sitios de expresión de los genes y alrededor de 100 afectan regiones que codifican proteínas, y podrían alterar la composición de aminoácidos.

Tal vez estas diferencias que nos hacen únicos expliquen por qué hoy estamos aquí y estos otros dos grupos no, pero todavía se estudian las razones para ello.

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