Nobel de Medicina de 2022 para Svante Pääbo por sus descubrimientos sobre la evolución humana
Amparo Tolosa, Genotipia
La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska de Estocolmo ha concedido el Premio Nobel de Fisiología y Medicina a Svante Pääbo por sus descubrimientos sobre los genomas de homínidos extintos y evolución humana.
El trabajo de Svante Pääbo ha contribuido de forma significativa al conocimiento sobre dos cuestiones trascendentales para la especie humana: de dónde venimos y qué es lo que nos hace únicos (y nos diferencia de otros homínidos cercanos). Entre sus aportaciones se encuentra el desarrollo de tecnologías para estudiar el ADN antiguo, la secuenciación del genoma neandertal y el descubrimiento de otros parientes homínidos extintos, los denisovanos.
Sus contribuciones han sentado las bases de una nueva disciplina científica, la paleogenómica, que utiliza técnicas modernas para analizar genomas del pasado y ofrece no solo una ventana hacia la historia de los homínidos sino también un mapa molecular de las características únicas de los humanos actuales.
Del ADN antiguo a la evolución humana
Desde los inicios de su carrera científica Svante Pääbo desarrolló un gran interés por la posibilidad de estudiar el ADN de los Neandertales, parientes homínidos más cercanos a los humanos modernos.
A partir de estudios paleontológicos y arqueológicos se había establecido que los primeros humanos modernos Homo sapiens habían aparecido en África hace unos 300000 años e iniciaron la migración hacia Asia y Europa hace unos 70000 años. Por otra parte, la actividad de los neandertales, distribuidos en Europa y parte de Asia, se databa aproximadamente entre hace 400000 años y hace 30000 años. Se estimaba que humanos modernos y neandertales habían coexistido en el mismo territorio durante al menos 20000 años, pero se desconocía la relación entre ambos homínidos.
La secuenciación del genoma humano, iniciada a principios de los años 1990 abrió la posibilidad de iniciar estudios genéticos que compararan el ADN de los humanos modernos con el ADN de los parientes más cercanos, los neandertales. No obstante, faltaba el elemento más importante: ADN neandertal con calidad suficiente para ser secuenciado. Los restos óseos disponibles en yacimientos de Neandertales tenían dos importantes limitaciones para obtener ADN de calidad: la degradación del ADN producida a lo largo de los miles de años y la posible contaminación con ADN humano actual durante el proceso de manipulación.
Durante décadas, el equipo de Svante Pääbo trabajó para optimizar las condiciones en las que se realiza la extracción de ADN antiguo y desarrolló protocolos para obtener, secuenciar y analizar el ADN de muestras antiguas, así como para evitar la contaminación. Svante Pääbo demostró que era posible obtener y analizar ADN de huesos antiguos. Primero obtuvo ADN mitocondrial, más abundante en copias en las células, con el que demostró que los humanos modernos, los neandertales y los chimpancés eran diferentes a nivel genético y más tarde se enfocó en el ADN nuclear, que contiene mucha más información que el ADN mitocondrial.
En 2010 el equipo de Svante Pääbo publicó un borrador de la secuencia del genoma nuclear Neandertal que permitió empezar a responder algunas preguntas sobre la relación entre los humanos modernos y los neandertales. Por ejemplo, se estimó que el ancestro común más reciente entre los humanos modernos y los neandertales debía haber vivido hace 800000 años. Además, al comparar los genomas representativos de diferentes poblaciones humanas modernas con el genoma neandertal se encontró que el ADN de los neandertales era más similar al ADN de los humanos modernos de Europa y Asia que a los de África lo que indica que hubo contacto reproductivo y descendencia entre ambas especies. De hecho, se estima que entre un 1 y un 4% de los genomas europeos deriva de los neandertales. La población neandertal está extinta, pero parte de su genoma se mantiene en el de los humanos modernos.
Además de contribuir a establecer la relación entre los humanos modernos y los neandertales, a partir de un hueso antiguo encontrado en la cueva Denisova de Siberia, el equipo de Pääbo descubrió la existencia de un homínido desconocido hasta la fecha (denominado denisovano), con el que también se detectó flujo genético con los humanos modernos y cuyo genoma ha sido detectado parcialmente en algunas poblaciones actuales de Melanesia y el Sudeste asiático.
Los estudios de Svante Pääbo han sentado las bases de la paleogenómica, nueva disciplina que analiza el ADN antiguo y proporciona información a nivel geográfico y temporal del proceso evolutivo. A través del análisis de los genomas de diferentes restos antiguos de neandertales, denisovanos y los genomas de las diferentes poblaciones actuales de humanos modernos los científicos han reconstruido la historia evolutiva de la especie humana. Así, se estima que cuando los humanos modernos migraron de África había al menos dos poblaciones de homínidos en Eurasia (neandertales y denisovanos), con las que tuvieron contacto y con las que, durante su expansión, primero a oriente medio y después a toda Eurasia. Contacto del que todavía quedan huellas genéticas en nuestro genoma.
De la paleogenómica a la fisiología humana y las características únicas de los humanos modernos
El trabajo de Svante Pääbo también tiene relevancia para la fisiología humana y el estudio de aquellas características propias de los humanos actuales.
Diferentes estudios han relacionado la presencia de ciertas secuencias genéticas arcaicas de neandertales y denisovanos distribuidas en el genoma humano moderno con la fisiología humana. Por ejemplo, un estudio reciente del propio Pääbo indicaba que ciertas variantes neandertales del gen SCN9A están relacionadas con una mayor sensibilidad al dolor.
Algunas de las variantes podrían reflejar adaptaciones ventajosas en el entorno en el que vivían los neandertales o humanos antiguos, pero tener un efecto más negativo en la actualidad donde el estilo de vida y el medioambiente es diferente. Es el caso de una variante genética de origen neandertal que aumenta la velocidad de coagulación de la sangre, característica que podría haber resultado beneficiosa en un estilo de vida que necesita una rápida coagulación de las heridas para facilitar la supervivencia, pero que, en la actualidad, podría aumentar el riesgo a la formación de coágulos con la edad. Otras variantes han confieren características beneficiosas, como ocurre con algunas variantes relacionadas con la respuesta inmune o la tolerancia a ciertas toxinas del humo. Interesantemente, al estudiar la contribución de la herencia neandertal a la enfermedad COVID-19 se encontró que había tanto variantes neandertales protectoras como variantes relacionadas con la infección más grave.
Por último, la comparación del genoma de los humanos actuales respecto al genoma neandertal o denisovano aporta información sobre los cambios genéticos que se han producido desde la separación del ancestro común con estos parientes homínidos cercanos y que, por lo tanto, han podido contribuir a las características específicas de los humanos modernos. Determinar el efecto que estas variantes tienen para la especie humana, una de las principales líneas de investigación de Svante Pääbo en el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de Alemania, nos acercará a poder responder a la cuestión de qué es lo que nos hace únicos.
Fuentes:
Discoveries concerning the genomes of extinct hominins and human evolution. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2022/advanced-information/
Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2022. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2022/press-release/
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