Se ha logrado un avance importante en los estudios de evolución humana, después de que los científicos recuperaran uno de los conjuntos de datos genéticos humanos más antiguos conseguidos hasta el momento. El logro se ha obtenido tras analizar un diente de 800.000 años de antigüedad, perteneciente a la especie Homo antecessor, descubierta en el nivel estratigráfico TD6 del yacimiento de Gran Dolina, en la Sierra de Atapuerca (Burgos).

Los hallazgos realizados por científicos de la Universidad de Copenhague (Dinamarca), en colaboración con sus colegas José María Bermúdez de Castro y María Martinón-Torres, del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH-ICTS) de Burgos, así como investigadores de otras instituciones internacionales, se publican hoy en la prestigiosa revista Nature.

Como explica Frido Welker, investigador en el Globe Institute de la Universidad de Copenhague y primer autor del artículo, el análisis de proteínas antiguas proporciona evidencia de una estrecha relación entre Homo antecessor, Homo sapiens, Homo neanderthalensis y los denisovanos. “Nuestros resultados respaldan la idea de que Homo antecessor era un grupo hermano del conjunto de homínidos del que forman neandertales, humanos modernos y denisovanos, así que debemos suponer que los árboles filogenéticos que hemos obtenido describen bien las relaciones de parentesco entre estos grupos de homínidos”, señala Welker.

Reconstruyendo el árbol genealógico humano

Mediante el uso de una técnica llamada espectrometría de masas, los investigadores han secuenciado proteínas antiguas del esmalte de los dientes, y han podido determinar de manera muy precisa la posición de Homo antecessor en el árbol genealógico humano.

El nuevo método, desarrollado por investigadores de la Facultad de Ciencias Médicas y de la Salud de la Universidad de Copenhague, permite a los científicos recuperar evidencia molecular para reconstruir con precisión la evolución humana desde tiempos a los que todavía no se había tenido acceso.

Las respectivas genealogías de chimpancés y humanos divergieron hace entre siete y nueve millones de años. Desde que se tiene ese dato, los científicos se han afanado en comprender mejor las relaciones evolutivas entre los humanos modernos y todas las demás especies de nuestro linaje, de las que solo quedan sus restos fósiles.

El estudio de proteínas ofrece evidencia sobre la posible relación entre Homo antecessor, el ancestro común de los neandertales, los humanos modernos y los denisovanos

“Mucho de lo que sabemos hasta ahora se basa en los resultados del análisis de ADN antiguo o en observaciones de la forma y la estructura física de los fósiles. Debido a la degradación química del ADN a lo largo del tiempo, el material genético humano más antiguo recuperado hasta la fecha apenas supera los 400.000 años”, explica Enrico Cappellini, profesor asociado del Globe Institute, Universidad de Copenhague, y responsable principal del grupo de investigación. "Ahora, el análisis de proteínas antiguas con espectrometría de masas, un enfoque comúnmente conocido como paleoproteómica, nos permite superar estos límites", añade Cappellini.

Teorías sobre la evolución humana

Los fósiles analizados en este estudio fueron encontrados en 1994 por el equipo dirigido por Juan Luis Arsuaga, José María Bermúdez de Castro y Eudald Carbonell. Las observaciones iniciales llevaron a concluir que Homo antecessor había sido el último antepasado común de los neandertales y los humanos modernos, una conclusión basada en la morfología de los fósiles.

Durante años, la relación exacta entre Homo antecessor y otros grupos humanos, como sapiens y neandertales, se ha discutido intensamente entre los expertos. Aunque la hipótesis de que Homo antecessor podría ser el ancestro común de los neandertales y los humanos modernos es muy difícil de encajar en el escenario evolutivo del género Homo, los nuevos hallazgos en TD6 y estudios posteriores revelaron varios caracteres compartidos entre los neandertales y las especies humanas encontradas en Atapuerca.

Además, estudios adicionales confirmaron que las características faciales de Homo antecessor son muy similares a las de Homo sapiens y muy diferentes de las de los neandertales y sus antepasados más recientes.

“Me alegro de que el estudio de proteínas proporcione evidencia sobre la posible relación entre Homo antecessor, el ancestro común de los neandertales, los humanos modernos y los denisovanos. Las características compartidas por la especie de TD6 con estos homínidos aparecieron claramente mucho antes de lo que se pensaba. Por lo tanto, podría ser una especie basal de la humanidad emergente que dio lugar a neandertales, denisovanos y humanos modernos”, declara José María Bermúdez de Castro.

Colaboración interdisciplinar

Resultados como estos son posibles gracias a una amplia colaboración entre diferentes campos de investigación, desde la paleoantropología y la bioquímica hasta la proteómica y genómica de poblaciones, así como entre diferentes instituciones internacionales.

La recuperación de material genético antiguo de los especímenes fósiles muy escasos requiere experiencia y equipos de alta calidad. Esta es la razón que está detrás de la colaboración estratégica de diez años entre Enrico Cappellini y Jesper Velgaard Olsen, profesor del Centro de Investigación de Proteínas de la Fundación Novo Nordisk de la Universidad de Copenhague y coautor del artículo.

“Este estudio es un hito emocionante en paleoproteómica. Utilizando una técnica vanguardista de espectrometría de masas, determinamos la secuencia de aminoácidos de los restos de proteínas del esmalte dental de Homo antecessor. Luego podemos comparar las antiguas secuencias de proteínas que ‘leemos’ con las de otros homininos, por ejemplo, neandertales y sapiens, para establecer cómo están genéticamente relacionados", señala Jesper Velgaard Olsen.

El estudio de la evolución humana por paleoproteómica continuará en los próximos años a través del proyecto iniciado recientemente: “Palaeoproteomics to Unleash Studies on Human History (PUSHH)”, financiado por la Unión Europea y al que pertenecen muchos de los coautores del artículo. "Realmente espero ver lo que la paleoproteómica revelará en el futuro", concluye Enrico Cappellini.

En este sentido María Martinón añade: "Es emocionante ser pioneros en la aplicación de un campo tan innovador como el de la paleoproteómica al registro fósil humano. Los próximos años estarán llenos de sorpresas científicas".

Financiación

Esta investigación está financiada principalmente por VILLUM FONDEN, la Fundación Novo Nordisk y los programas de la Red Internacional de Becas y Formación Internacional Marie Sklowowska-Curie Actions.

En cuanto a las investigaciones y excavaciones de los yacimientos de la Sierra de Atapuerca cuentan con la financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación, la Junta de Castilla y León, y la Fundación Atapuerca.

En este artículo titulado The dental proteome of Homo antecessor han participado numerosas instituciones españolas, además del CENIEH, como el Institut de Biologia Evolutiva (IBE: CSIC –Universitat Pompeu Fabra) de Barcelona; el Centro Mixto UCM-ISCIII de Evolución y Comportamiento Humanos, de Madrid, y el Institut Català de Paleoecologia Humana i Evolució Social (IPHES), de Tarragona.