Amparo Tolosa, Genotipia

• Investigadores de la Universidad de Oxford, la Universidad de Harvard y otras instituciones han elaborado el mayor árbol genealógico de la especie humana, que recoge más de 50 000 años de historia humana y captura momentos clave como la migración fuera de África.
• Los investigadores han utilizado un método no paramétrico para unificar en un único árbol genealógico 3601 genomas de humanos actuales y 8 genomas de humanos antiguos.

En las últimas décadas el desarrollo de la genómica o estudio de genomas completos ha favorecido la obtención de miles de genomas humanos, tanto actuales como de personas que han vivido a lo largo de la historia humana. La información genómica obtenida ha permitido avanzar en la comprensión de los mecanismos moleculares de diferentes procesos biológicos, así como en la identificación de la causa de múltiples enfermedades. Además, ofrece una importante contribución para la paleoantropología y la reconstrucción de la evolución de la especie humana.

Cuantos más genomas se obtienen mayor es la capacidad para detectar las relaciones genéticas entre las personas de todo el mundo y reconstruir genealogías basadas en ellas. Sin embargo, combinar los genomas disponibles en las bases de datos tiene algunas limitaciones técnicas. Por una parte, hay una heterogeneidad elevada en las secuencias disponibles, que no solo proceden de diferentes bases de datos, sino que pueden haber sido obtenidas y analizadas mediante diferentes técnicas. Por otra parte, trabajar con miles de genomas que, a su vez, pueden tener miles de variantes posibles (cada genoma representa dos copias de 3000 millones de pares de bases) y combinar genomas actuales y antiguos, es un desafío a nivel de análisis y procesamiento de datos.

El equipo de investigadores del Instituto de Big Data de la Universidad de Oxford y el Instituto Broad (del Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Universidad de Harvard) han desarrollado un sistema estadístico y computacional para hacer frente a estas limitaciones y generar el mayor árbol genealógico humano hasta la fecha, que revela información sobre la variación genética de las poblaciones humanas y la evolución de la especie en los últimos 50 000 años.

Los investigadores han utilizado un método no paramétrico para unificar en un único árbol genealógico 3601 genomas de humanos actuales de 215  poblaciones (procedentes de diversas bases de datos) y 8 genomas de humanos antiguos que incluían  tres genomas neandertales, un genoma denisovano y los genomas de los cuatro miembros de una familia que vivió en Siberia hace aproximadamente 4600 años.

Considerando que el ADN de una persona es resultado de la combinación de los genomas de sus progenitores, que a su vez son una combinación de los suyos, los algoritmos desarrollados por los investigadores estimaron cómo podrían ser los genomas de los ancestros comunes para cada región del genoma y en que nexo del árbol se encontrarían. De esta forma, crearon una red con casi 27 millones de ancestros. “El poder de nuestra aproximación es que hace muy pocas asunciones sobre los datos subyacentes y puede incluir tanto muestras de ADN modernas como antiguas”, señala Anthony Wilder Wohns, investigador del Instituto Broad que comenzó a trabajar en el estudio como parte de su doctorado en el Instituto de Big Data de la Universidad de Oxford.

“Básicamente hemos construido un gran árbol familiar, una genealogía para toda la humanidad que modela de la forma más precisa que podemos la historia que ha generado la variación en el genoma humano moderno”, señala Yan Wong, investigador en el Instituto de Big Data de la Universidad de Oxford y uno de los directores del trabajo. “Esta genealogía nos permite ver cómo se relaciona la secuencia genética de una persona con la de otra persona, a lo largo de todos los puntos del genoma”.

Los resultados del trabajo permiten estimar cómo han cambiado los genomas humanos a lo largo del tiempo, ofreciendo una imagen de la evolución de la especie en los últimos 50 000 años. Por ejemplo, los investigadores han detectado señales del evento migratorio desde África, así como interacciones complejas entre los ancestros de la gente que vivía en Oceanía y los denisovanos, un pariente extinto de los humanos que convivió también con los neandertales.

El árbol genealógico no solo captura momentos clave en la evolución humana, sino que también puede informar de dónde procede la gente o cómo de grandes eran las poblaciones en diferentes puntos geográficos, información de gran relevancia a nivel antropológico.

Además, Wong destaca que conocer cómo ha variado el genoma humano a lo largo de la evolución puede contribuir a conocer mejor cómo funciona y su papel en la susceptibilidad a ciertas enfermedades. “[Este método] podría resultar particularmente beneficioso en genética médica, para diferenciar las asociaciones verdaderas entre regiones genéticas y enfermedades de otras conexiones falsas surgidas de la historia ancestral compartida”, ha señalado Wohns.

Los investigadores planean mejorar el árbol genealógico incorporando nuevos genomas conforme se vayan obteniendo. Además, señalan que la estrategia podría utilizarse con otras especies.

Referencia: Wohns AW, et al. A unified genealogy of modern and ancient genomes. Science. 2022 Feb 25;375(6583):eabi8264. doi: http://dx.doi.org/10.1126/science.abi8264

Fuente: BDI researchers create largest ever human family tree. https://www.bdi.ox.ac.uk/news/bdi-researchers-create-largest-ever-human-family-tree

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