La introgresión denisovana pudo favorecer la adaptación de las poblaciones a las condiciones locales

Kay Prüfer et  al (2013) obtuvieron el genoma nuclear de alta calidad de una mujer neandertal procedente de la cueva Denisova (Altai), a partir de un hueso del dedo de un pie datado en 50 ka. Esta cueva es la misma de la que proceden los restos conocidos de “denisovanos”, hallados en capas más modernas.

Este genoma se ha analizado y comparado con:

• Los ADN antiguos conocidos (Vindija, Feldhofer, Sidrón, Denisova).
• Otro ADN neandertal secuenciado a baja cobertura por los autores, procedente de la Cueva Mezmaiskaya (Cáucaso).
• El ADN de 25 individuos actuales.

De los resultados, derivaron las siguientes conclusiones:

• Entre neandertales, denisovanos y los primeros humanos modernos se produjeron varios eventos de flujo de genes.
• El antepasado común más reciente de HAM, neandertales y denisovanos vivió hace 400 ka.
• Entre el 1,5 2,1% de los genomas de los humanos modernos no africanos procede de introgresión neandertal. El ADN neandertal procedente de Mezmaiskaya, ha resultado ser el más cercano al del HAM.
• El ADN de los denisovanos comparte un 5% de variantes con el de los melanesios de Papúa Nueva Guinea y la isla de Bougainville, los aborígenes australianos, los nativos de Fiji, los indonesios del este, y los Mamanwa (Filipinas) que no se encuentran en los asiáticos del este del continente, los indonesios occidentales, los Jehai (Malasia), y los Onge (Islas Andamán). Esto sugiere que la expansión hacia el Extremo Oriente, que ya estaba colonizado hace 60 ka probablemente se produjo a través de dos rutas:
• Una que cruza Asia Central. Los restos más antiguos descubiertos podrían ser los de la gruta Tungtienyen (Guangxi, China): esqueleto que recibió el nombre de Liujiang, con mezcla de caracteres mongoloides (rasgos) y australoides (robustez). Las poblaciones origen de Asia Central portaban un marcador genético único que se originó hace 40-35 ka.
• Otra, más antigua, que hace lo propio con Asia Meridional hasta dirigirse al sudeste asiático y Australasia. En algún lugar de este trayecto, hace unos 40 ka estas poblaciones se encontraron y mezclaron con los denisovianos.
• Los genomas de chinos y otras poblaciones del continente asiático, así como de nativos americanos, contienen introgresión denisovana en alrededor del 0,2%.
• Todos los genomas analizados muestran evidencia de una reducción en el tamaño de la población que se produjo hace algún tiempo antes de 1 Ma. Posteriormente, la población ancestral de los HAM aumentó de tamaño, mientras que las poblaciones ancestrales de Altai y denisovanos disminuyeron aún más en tamaño.

Además, los autores han elaborado una lista definitiva de sustituciones en los humanos modernos, después de su separación de los ancestros de los neandertales y los denisovanos. Sólo 96 genes son diferentes entre los humanos modernos y los neandertales. Algunas de las diferencias génicas corresponden a respuestas del sistema inmune y al desarrollo de las neuronas en el neocórtex del cerebro humano, incluyendo el desarrollo fetal. El gen RB1CC1, está involucrado en la construcción de los huesos, los cartílagos y músculos del sistema musculoesquelético. Las diferencias en regiones no codificantes, posiblemente reguladoras de genes, son más de 3.000.

Flujo genético entre las poblaciones del Paleolítico. Kay Prüfer et al (2013)

Pengfei Qin y Mark Stoneking (2015) han analizado datos de SNP en todo el genoma de 2.493 individuos de 221 poblaciones de todo el mundo.

• Se ha verificado un mayor nivel de ascendencia denisovana en las poblaciones de Oceanía, correlacionada con la ascendencia de Nueva Guinea, pero no con la ascendencia australiana, lo que indica un reciente flujo de genes desde Nueva Guinea.
• Hay una señal generalizada de un nivel muy bajo de ascendencia denisovana en las poblaciones del Este de Eurasia y en los nativos americanos.

Hay al menos dos escenarios compatibles con estos resultados:

• Introgresión desde una población denisovana en una población HAM ancestral a todas las poblaciones del este de Eurasia (EE), nativos americanos (NA) y Oceanía. Tras la separación de las poblaciones ancestrales de (EE,NA), Australia y Oceanía, se produjo una mezcla con otras poblaciones humanas ancestrales en los primeros pero no en las  de Australia y Oceanía.
• Este escenario implicaría que la introgresión denisovana no se produjo necesariamente en las islas del Sudeste de Asia, como se ha postulado anteriormente. Por el contrario, pudo haberse producido en el sur de Siberia, cerca de la Cueva Denisova.
• Introgresión denisovana en una población ancestral a australianos, nuevaguineanos y Mamanwa (Filipinas). Antes de la separación entre australianos y nuevaguineanos, se pudo producir una migración de vuelta desde Oceanía al Este de Asia que permitió la incorporación de esta introgresión neandertal en las poblaciones ancestrales de EE y NA.
• No hay ninguna evidencia arqueológica, antropológica o genética de esta migración de vuelta.

Igor V. Ovchinnikov (2013) ha analizado el genoma nuclear y mitocondrial de neandertales, denisovanos y humanos modernos (HAM), deduciendo las secuencias del ADN nuclear de origen mitocondrial (inserciones de secuencias mitocondriales en el genoma nuclear, Nuclear Mitochondrial Pseudogenes, mumts).

El análisis revela una profunda división de los linajes del ADN-mt en los homínidos africanos del Pleistoceno Medio:

• El primer grupo incluye el ADN-mt de HAM y neandertales.
• El segundo, el ADN-mt de los denisovanos y el ADN-mt fósil conocido como mtAncestor-1 (deducido a partir de una secuencia del genoma mitocondrial neandertal compartida con numts del HAM en el cromosoma 1).

Los dos grupos se separaron hace 1,11-0,61 Ma. Aproximadamente 220 ka después, el segundo grupo se mezcló con una población ancestral de neandertales y HAM.

Ya Hu, Qiliang Ding, Yi Wang, Shuhua Xu, Yungang He, Minxian Wang, Jiucun Wang y Li Jin han desarrollado un método de dos fases para detectar introgresiones denisovanas en todo el genoma. Usando este método, han identificado 1.34 Gb de introgresiones denisovanas en dieciséis genomas de Papúa Nueva Guinea y cuatro de Australia, identificando 38.877 alelos con introgresión denisovana, con 78 introgresiones bajo selección positiva relacionadas con funciones evolutivamente importantes, como la espermatogénesis, fertilización, aclimatación al frío, ritmo circadiano, desarrollo del cerebro, tubo neural, la cara y fosa olfatoria, inmunidad, etc. Otras 121 introgresiones contrasentido o deletéreas afectan también a funciones evolutivamente importantes, como el embarazo femenino, el desarrollo de la cara, los pulmones, el corazón, la piel, el sistema nervioso, la gónada masculina, la percepción visual y olfatoria, la respuesta al calor, el dolor, la hipoxia, y los rayos UV, el transporte de lípidos, el metabolismo, la coagulación de la sangre, la cicatrización de heridas, el envejecimiento, etc. 

En conjunto, este estudio sugiere que introgresiones denisovanos en los papúes de Nueva Guinea y en los australianos resultaron evolutivamente importantes, y pudieron ayudar a las poblaciones en su adaptación a las condiciones locales.

Enlace

Evidencias genéticas sobre el origen del sapiens