Introducción
La introducción de los análisis
genéticos en el estudio de la evolución humana desde hace más de 40 años, pero
especialmente su desarrollo durante la última década, han supuesto una
auténtica revolución en la forma que tenemos de entender y construir nuestro
pasado evolutivo. Sus aportaciones nos han permitido deshacernos del simplista
dibujo lineal de nuestro árbol genealógico en que cada una de las especies
sucedía a la anterior en un estricto orden espacial y temporal y sustituirlo
por la elaboración de complejas líneas temporales con diversas ramas, unas más
exitosas que otras y casi todas extintas en la actualidad, en las cuales
diferentes especies compartieron territorios y tiempos, además de
interrelacionarse genéticamente entre ellas, revelando de esta forma patrones
demográficos: reemplazo, migración y mestizaje de poblaciones y especies
(Slatkin et al., 2016) sorprendentes
si recuperamos las perspectivas de hace poco màs de una década.
Un ejemplo de esto es la
determinación de las relaciones genéticas establecidas entre los homínidos
antiguos del Pleistoceno y los primeros humanos modernos: entre los
denisovanos, neandertales y HAM, así como una cuarta población humana aún por
establecer con exactitud. Más allá del aspecto ya señalado de la profundización
en nuestra comprensión de la evolución humana y la dispersión de nuestra
especie desde nuestra cuna en África (al menos por el momento), quizás el
resultado más sorprendente obtenido por la paleogenética sea el descubrimiento
de una nueva especie humana, los Denisovanos, una población homínida arcaica
que hasta el momento de su documentación genética era desconocida debido a la
absoluta ausencia de restos fósiles (Krausse et al., 2010).
El continuo y desbordante
perfeccionamiento de las técnicas de recuperación de ADN fósil está permitiendo
obtener una gran información genética de recursos impensables hasta hace unos
pocos años. En este sentido una de las técnicas más sorprendentes que se ha
desarrollado desde hace poco más de una decena de años (Haile 2007) y que
presenta un mayor potencial informativo de cara al futuro es el denominado ADN
de los sedimentos, que no es más que una parte de los ya extensos estudios de
ADN ambiental (Fig. 1.) (Pedersen et al.,
2014). Su aplicación al registro arqueológico tiene múltiples facetas como la
reconstrucción de paleoambientes, el estudio de paleodietas, la determinación
de rutas migratorias, el descubrimiento de poblaciones y especies humanas hasta
ahora desconocidas, la determinación de cómo un grupo se convierte en otro
genéticamente distinto con el paso del tiempo o determinar la diversidad
genética de las ocupaciones de las cuevas, entre otros muchos. El estudio
sedimentario del ADNa amenaza con una previsible resolución de problemas con un
difícil abordaje desde los enfoques tradicionales de la arqueología y la
paleoantropología.
Fig. 1. Mapa con los yacimientos en
dónde se ha documentado eDNA. En azul los yacimientos con sedaDNA.
En este trabajo analizaremos en
profundidad dos de los papers referentes a estudios de ADNa sedimentario con
mayor repercusión científica y mediática. El 1ª fue presentado en 2014 y supuso
una notable sorpresa al adelantar 2000 años el contacto de las sociedades de
C-R en las Islas Británicas con el proceso de neolitización a través del
consumo de trigo doméstico de las zonas de Europa donde el Neolítico era una
realidad asentada.
El segundo de los papers sobre los que
trabajaremos se publicó en 2017. Por primera vez, en un trabajo científico se
exponían los resultados obtenidos en la secuenciación de DNAa homínido
conservado en los sedimentos de yacimientos en cueva. Concretamente en los
sedimentos de varias cuevas del Pleistoceno medio y tardío euroasiático,
obteniendo resultados realmente prometedores. La importancia del trabajo radica
en una característica intrínseca de la conservación de los fósiles óseos
humanos, estos son una rareza cotizada en el registro arqueológico y
paleoantropológico. Por lo tanto, la capacidad de recuperar ADNa de homínidos
más allá de la presencia o no de macrofósiles es un paso adelante en las
posibilidades de aproximarnos a nuestro pasado evolutivo.
Antecedentes y breve reseña de un caso práctico
Antes de profundizar en esos dos
trabajos haremos una breve reseña de dos antecedentes en los que se ha
recuperado ADNa (animal y vegetal) de los sedimentos, porque más allá del
impacto mediático que ha tenido la reciente caracterización de ADNmt humano en
estos, la técnica tenía ya un recorrido significativo y había sido aplicada en
otros muchos contextos arqueológicos. No es, por lo tanto, una técnica tan
novedosa como ha sido divulgado, quizás lo es el resultado obtenido.
El primer artículo “Diverse Plant and Animal Genetic Records
from Holocene and Pleistocene Sediments” (Willerslev et. al, 2003) se publicó
en 2003 en Science. Reseñamos este
trabajo por su carácter pionero y por presentar resultados de sedimentos
dispares en sus características. En el mismo se dan a conocer los análisis
genéticos sedimentarios del permafrost en Siberia así como de sedimentos
templados de Nueva Zelanda, demostrando las posibilidades de conservación del
ADNa animal y vegetal, incluso durante largos períodos de tiempo, de hasta
400.000 años. Siendo posible también en ausencia de macrofósiles dentro de los
yacimientos, como en el caso de Siberia en que las secuencias genéticas
determinaron la presencia de diversos taxones de especies tan características
del Pleistoceno como el mamut, el bisonte y el caballo.
El segundo de los trabajos a reseñar
apareció publicado en 2009 en la revista PNAS bajo el epígrafe “Ancient DNA reveals late survival of
mammoth and horse in interior Alaska” (Haile et al., 2009). Su inclusión reseñada nos pareció oportuna al
permitirnos ejemplificar una de las potenciales aplicaciones de la técnica, la
datación de extinciones. En él se recoge la pervivencia del mamut lanudo y el
caballo en extensas zonas del interior de Alaska hasta al menos 10,500 años BP,
lo cual en su momento contradecía en varios milenios las fechas de extinción
determinadas por la ausencia de restos macrofósiles. De igual forma, estos
datos pusieron en cuestión la coincidencia entre la extinción de la megafauna y
la llegada del HAM a América. Se trabajó a partir de núcleos de sedimentos
congelados.
Además de estos dos antecedentes,
resumiremos brevemente un paper reciente, “DNA evidence of bowhead whale exploitation by Greenlandic
Paleo-Inuit 4,000 years ago” (Seersholm
et al., 2016). En esta ocasión hemos considerado este artículo por la
interesante aplicación de sedaDNA a la reconstrucción de las paleodietas y las
economías de subsistencia de las culturas prehistóricas e históricas en
Groenlandia. Los resultados confirmaron los datos recogidos por el registro
macrofósil, documentado la explotación de las mismas especies tanto salvajes
como domésticas pero además este tipo de estudios mostró una mayor precisión al
dejar al descubierto la importancia económica que habían tenido especies como
el caribú, la ballena o la morsa cuyo sesgo en la conservación hace que se haya
subestimado su importancia. Estamos ante un ejemplo de cómo los estudios de
sedaDNA permitirán conocer con mayor precisión las paleodietas de las
poblaciones antiguas.
Comentario metodológico
Resulta un poco obvio recordar aquí
la formación de las acumulación de sedimentos en los yacimientos arqueológicos
y su origen tanto natural como antrópico. Como hemos visto, desde hace poco más
de una década el aDNA se empieza a tomar en consideración como uno de los
elementos que pueden formar parte de los sedimentos. Ese aDNA tiene o tuvo
múltiples focos de procedencia y su presencia sedimentaria puede ser
consecuencia de la caída (corte) de cabellos, de hemorragias de los ocupantes
de los yacimientos, de heces orina y vómitos, de partos o incluso de la
descomposición de la piel, carne y grasa de los cuerpos.
La metodología de la recogida de
muestras genéticas requiere una explicación que excede los objetivos de este
trabajo pero en pocas palabras se puede decir que es necesario implementar
métodos de asepsia que eviten cualquier tipo de contaminación de las muestras
con ADN moderno durante la recogida, el traslado, almacenamiento de las mismas
y por último en el submuestreo.
Los análisis se realizan en laboratorios especializados bajo un estricto
protocolo de control de las posibles fuentes de contaminación.
El tamaño de las muestras para
extraer grandes cantidades de ADN es muy reducido, apenas unos gramos (Fig. 2).
Para el análisis de DNA procedente de muestras óseas, por ejemplo, es muy útil
la secuenciación shotgun, técnica de consistente en determinar la secuencia del
ADN del genoma de un organismo por medio de la ruptura del genoma en diminutos
fragmentos de ADN que a través de un software busca coincidencias en las
secuencias de ADN y las utiliza para ordenar los fragmentos individuales en el
orden correcto que permita reconstruir el genoma. Sin embargo, la presencia ADN
de bacterias y la casi imposibilidad de asignar secuencias cortas de ADN
nuclear a taxones de mamíferos en sedaDNA limita su utilidad en el análisis de
sedimentos.
Con esto se producen genotecas o
bibliotecas de ADN clonado de cadena simple a las que se les aplica un criterio
taxonómico para identificar el tipo de secuencias presentes. Posteriormente se
buscan en las alicuotas similitudes con ADN mediante la captura por hibridación
en el que se emplean sondas para los diferentes genomas. Las sondas
son fragmentos de ADN o ARN de cadena simple, complementarias a la región de
ADN o ARN que queremos encontrar. Contienen alguna "marca" que
permite revelar su unión (hibridación) a la secuencia elegida y de esa manera
revela presencia de la región buscada.
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Fig. 2. Preparación de una muestra de sedimentos para extraer su ADN. La cantidad apenas llega a unos gramos.
La transición del Mesolítico al
Neolítico en las Islas Británicas a partir del ADN sedimentario: Sedimentary
DNA from a submerged site reveals wheat in the British (Allaby, R. et al.,
2014).
Una de las investigaciones que ha
desarrollado de forma práctica la recuperación del ADN sedimentario se plasmó
en forma de resultados en el artículo científico “Sedimentary DNA from a submerged site reveals wheat in the British”. Esta
investigación ha permitido documentar la primera evidencia de consumo de una
variedad de trigo (Triticum monococcum)
o escanda en un yacimiento arqueológico localizado en la actualidad bajo el mar
de la costa sur de Inglaterra, concretamente en Bouldnor Cliff, sito en la isla
de Wight (Fig. 3), en donde se localizó un paleosuelo mesolítico en un perfecto
estado de conservación y cuya datación se remonta a fechas muy tempranas en
referencia a la llegada de la agricultura a las islas, 8000 BP.
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Fig. 3. Localización del yacimiento Bouldnor Cliff en la Isla de Wigth.
El trabajo fue recogido en la revista científica Science en el año 2015. Las investigaciones de arqueología subacuática (Fig. 3.) se desarrollaron bajo la dirección del Dr. Robin Allaby, adscrito a la Universidad de Warwick, en colaboración con el profesor Vicente Gaffney de la Universidad de Bradford y el profesor Mark Pallen de Warwick Medical School y algunos otros investigadores.
El equipo de trabajo propone como la
hipótesis más plausible para fundamentar la presencia de trigo doméstico en las
muestras de sedimento submarino la existencia de fuertes redes sociales y comerciales en la Europa
postpaleolítica. En ese sentido, ese ADNa de trigo actuaría de “testigo actual”
(Allaby 2015) de los contactos que las sociedades mesolíticas del territorio
continental de las Islas Británicas mantenían con buena parte de la Europa
continental, en la cual ya se expresaba de forma nítida los sistemas
productivos propios del Neolítico. Por lo tanto, tenemos sociedades de
cazadores-recolectores que conocen otros sistemas productivos e incluso
consumen los productos generados por los grupos neolíticos pero mantienen su
propio sistema predatorio.
Las hipotéticas redes comerciales se
establecerían a partir del
aprovechamiento de los puentes naturales de tierra que en parte habrían unido
la costa sureste de Gran Bretaña con el continente europeo en los momentos
finales de la máxima expansión glaciar. Estos actuarían como elementos
necesarios y propiciatorios de los intercambios económicos entre los grupos
humanos que cohabitaban Europa, por un lado las sociedades aún predadoras de
los cazadores-recolectores post-paleolíticos en las islas y las incipientes
sociedades productoras de agricultores continentales del sur de Europa.
Algunas de las variedades del cereal
del trigo documentado en la investigación ya eran cultivadas comúnmente en
zonas del sur de Europa, en donde el proceso de neolitización estaba ya
bastante avanzado durante el momento Mesolítico en que se trabaja en el
yacimiento británico. En total se tomaron 4 pequeñas muestras (Tabla 1) del
sedimento terrestre original, el paleosuelo mesolítico asociado a restos
orgánicos (avellanas y conchas) que a partir del deshielo postglaciar quedó
sumergido en las aguas del mar de Inglaterra. Fueron muestreadas en intervalos
sucesivos de 2 cms comenzando por la zona superior de la estratigrafía. Cada
muestra es una equivalencia temporal aproximada de una década.
Tabla 1. Número de muestras, datos y
ADN aportado por cada muestra.
Los datos arrojados por el análisis
del sedaDNA[1]
extraído permitió la reconstrucción paleoambiental que completaba los datos
procedentes de los análisis palinológicos. Hace 8000 años dominaba un paisaje
de tipo boscoso que incluía la presencia de arbolado pertenecientes a diversos
géneros y familias como el roble, el álamo, el manzano, el álamo o el haya.
Estos bosques estaban rodeados de unos abundantes pastos. El roble y el álamo
también se detectaron en el perfil de polen, mientras que el manzano, el haya y
el aliso se han documentado a partir de los restos arqueológicos de madera
trabajada aparecidos en el yacimiento.
Los análisis genéticos se
complementaron con los análisis palinológicos que a su vez reflejaron la
abundancia de especies de herbáceas (Poaceae).
Se puede diferenciar claramente dos partes en la estratigrafía. La primera
comprendería los dos estratos inferiores, de
0 a 2 y de 2 a 4 cms, dominados principalmente por los clados de las
herbáceas aunque también se secuenciaron genomas coincidentes con Triticeae, de las Pooideae, con porcentajes de presencia relativamente pequeños, en
torno al 4%. Triticeae engloba una
serie géneros en los que destacan plantas domesticadas propias del cultivo de
cereales. Esta significativa presencia se dispara en los estratos superiores,
en ellos las lecturas asignadas a Triticeae
crecen para dominar en dichos estratos, de 4 a 6 y 6 a 8 cms. En base al
análisis de los datos obtenidos, los autores concluyen que la hipótesis más
consistente es que las señales de la presencia de polen del trigo no
signifiquen un origen autóctono del cultivo del cereal sino que tenga un origen
externo.
Este origen
exógeno del polen del trigo se reafirma al contextualizar su documentación en
el perfil general de un hábitat propio de cazadores-recolectores mesolíticos,
que se traza por la presencia de los genomas de los mamíferos documentados en
el análisis del sedaDNA. Cabe destacar la importante señal de géneros como
Bovidae y Canis, es decir, uros, perros y lobos. Estos se completan con otros
menos abundantes que responden a especies de la familia de los ciervos, los
urogallos y del género rodentia.
En el apartado de las dataciones,
los resultados nos retrotraen a un momento temprano, con sociedades
postpaleolíticas de cazadores-recolectores que consumen trigo doméstico 2000
años antes de la hasta ahora supuesta introducción de la agricultura en el Reino
Unido, dicho con otras palabras, adelanta en gran parte los primeros y tímidos
pasos del proceso de neolitización en las Islas Británicas.
En las dataciones radiocarbónicas
del yacimiento se trabajó con un total de 21 muestras de de madera y restos
orgánicos de origen vegetal que habían sido extraídos de las muestras de
sedimentos. A partir de los resultados obtenidos, se ha podido inferir una
inundación marina de los paleosuelos del yacimiento entre 8020-7980 cal BP, que representa la
última fecha de actividad humana en el sitio, con inundación completa en 7990
hasta 7900 cal año BP (Tabl 2).
Tabla 2. Resultados de las dataciones radiocarbónicas.
La consecuencia más interesante extraída de la investigación para el conocimiento de las sociedades prehistóricas en la actual Inglaterra es que las poblaciones de hace 8000 años no eran insulares y a pesar de representar sistemas productivos diferentes con respecto a las poblaciones neolíticas continentales (especialmente del sur de Europa), mantenían con estas importantes y fluidos contactos económicos, sociales y culturales, y quizás también genéticos a pesar de las diferencias en sus sistemas económicos. Esto se explica en parte a causa de la gran movilidad de las sociedades mesolíticas.
Este
contacto fluido permitió la llegada de una variedad de trigo antiguo, la
escanda, 2000 años antes del
asentamiento en las islas de la propia neolitización, por lo que podríamos
estar ante un proceso gradual bastante espaciado en el tiempo. Existe un gran
decalaje entre las fechas neolíticas británicas y la presencia del trigo,
decalaje que se reduce a 400 años con los principales yacimientos neolíticos
del norte de Europa. Por contra, el Neolítico desarrollado en el sur de Europa
entra en íntima relación con el desarrollo de la cerámica cardial que en el sur
de Francia se data en fechas tempranas en torno al 8000 BP. Es más, es posible
que los yacimientos más antiguos de la dispersión litoral de esta cultura
posiblemente sumergidos.
Hace 8.000
años las poblaciones humanas que ocupaban las islas británicas vivían bajo un
sistema productivo propio de las sociedades de cazadores-recolectores, mientras
que de forma contemporánea se iba desarrollando el imparable proceso de
neolitización en el sur de Europa que de forma progresiva irá introduciendo una
economía productiva basada en la extensión de los cultivos y de la agricultura
y el consiguiente proceso de asentamiento sedentario en pequeños poblados, con
la consecuente transformación del paisaje y el paisanaje europeo. Para la
llegada de la escanda a las Islas Británicas fue indispensable el contacto
entre mesolíticos “británicos” y los agricultores neolíticos incipientes del
resto Europa.
Conclusiones
En buena parte, este estudio puede
aportar indicios para comprender como emergió el proceso de neolitización ya no
solo en las Islas Británicas sino también en otras partes del planeta, es
decir, de qué forma se desarrollo la transición del Mesolítico al Neolítico, y
cómo durante ese periodo transicional diferentes sistemas productivos se
relacionan entre si.
El análisis de sedaDNA aplicado a
sedimentos terrestres y marinos se ha demostrado muy eficaz en la compilación de información
de contextos paleoambientales, generando un mayor rango de datos y con una
mayor precisión que el estudio de los conjuntos de macrofósiles y que los
análisis polínicos.
La gran sorpresa, el ADNa humano en los sedimentos:
Neandertal and Denisovan DNA from Pleistocene sediments (V. Slon et al., 2017. Science)
En el pasado año de 2017 se produjo
la publicación de uno de esos trabajos que suponen un punto de inflexión en el
desarrollo de la investigación en la Evolución Humana ya que por primera vez se
recuperó aDNA de homínidos extintos sin la necesidad de hallar y trabajar sobre
los fósiles óseos. La responsable de la investigación fue Vivian Slon que, al
frente de un grupo internacional de trabajo, publicó en la revista Science un artículo científico con los
resultados obtenidos de la aplicación de las técnicas de recuperación de ADN
fósil a los sedimentos de 7 cuevas del Pleistoceno Medio y Superior europeo.
Estas siete cuevas fueron El Sidrón (España), Vindija Cave (Croacia), La Caune
de L´Aragó, Les Cottés (Francia), Trou Al´Wesse (Bélgica), Denisova Cave y Chagyrskaya Cave (Rusia).
Este trabajo trasciende las
repercusiones de otros trabajos precedentes en la recuperación de ADN de los
sedimentos porque en sí mismo podemos decir que se trata de una prueba de
concepto, esto quiere decir, que es la demostración práctica de una técnica, en
este caso para la recuperación de ADNa homínido y repercute en la creación de
nuevas ventanas de oportunidades para la investigación de aspectos de nuestro
pasado en los cuales hasta la fecha no había posibilidades de obtener información
debido a la ausencia de restos óseos fósiles de homínidos en determinadas zonas
geográficas o yacimientos arqueológicos.
El trabajo consistió en el
aislamiento del ADN de diversos taxones de mamíferos (incluidos los homínidos)
recogidos en los sedimentos de las cuevas anteriormente citadas. En el conjunto
fueron tomadas hasta 85 muestras, de ellas 36 fueron recogidas para el estudio
y 49 procedían de trabajos anteriores y habían sido recogidas para ser datadas
por termoluminiscencia (Tabla. 3). El objetivo fundamental consistió en
determinar las posibilidades de conservación del ADN de mamíferos,
especialmente de homínidos, en la matriz de sedimentos de las cuevas
pleistocénicas. En la elaboración del muestreo se abarcaron unas amplias
horquillas, tanto temporales como espaciales (Eurosia), con muestras de una
antigüedad de 14000 kya, las más recientes y de 550 kya para los periodos más
remotos.
Tabla 3. Reparto de muestras sedimentarias en cada
yacimiento.
Yacimiento
|
Nº de muestras tomadas
|
Les Cottés
|
4
|
Caune de L´Arago
|
13
|
Trou Al´Wesse
|
5
|
El Sidrón
|
1
|
Vindija Cave
|
1
|
Denisova Cave
|
3
|
Denisova Cave
|
49
|
Chagyrskaya Cave
|
9
|
Total de yacimientos
|
84
|
Nº de muestras recogidas en cada yacimiento. En azul las
muestras regocidas ex profeso para el estudio. En rojo las muestras recogidas
para dataciones pero utilizadas en el estudio. En marrón el total de muestras.
Los análisis permitieron la
documentación genética tanto de homínidos como de otros grandes mamíferos. En
el caso de los humanos arcaicos resultó positivo en 9 de las 85 muestras. Estas
nueve muestras proceden de 9 capas que a su vez proceden de cuatro yacimientos
arqueológicos: El Sidrón, Trou Al´Wesse, Denisova Cave y Chagyrskaya Cave.
De ellas, ocho muestras habían
conservado ADN mitocondrial de uno o varios individuos neandertales y solamente
uno de los genomas recogidos en la cueva de Denisova contenía ADN de otra
población homínida distinta y también extinta, en esta caso los denisovanos.
Las muestras de Les Cottés (Francia) y Vindija Cave solamente mostraron
resultados positivos en la presencia de ADN de mamíferos, sin haberse podido
documentar genoma homínido. Por contra, en El Sidrón el único ADN recuperado es
homínido. En el lado negativo quedó la cueva Caune de L´Aragó donde no se pudo
recuperar ningún ADN. Con la excepción de esas dos cuevas, en las 5 restantes
se rescató el ADN de 12 familias de mamíferos (Fig. 5), entre ellos cabe
destacar los cricétidos, bóvidos,
mustélidos, équidos, cérvidos y cánidos. La representación genética de
mamíferos encaja con los registros zooarqueológicos de los yacimientos
.
Fig. 5. Gráfico con la leyenda de
los mamíferos documentados en cada yacimiento.
Otro de los
análisis que se llevaron a cabo fue la evaluación comparativa de la cantidad de
ADN que es posible recuperar en función de que las muestras procedan de
sedimentos o bien de restos óseos. Para ello se procedió al recuento del número
de fragmentos de ADNmt recuperados en cada miligramo de hueso y de sedimento.
La comparación se hizo con muestras recogidas en las mismas capas de los mismos
tres yacimientos arqueológicos. El rango de ADNmt de homínidos que fueron
recuperados de las muestras de hueso varió entre los 28 a los 9.142 por
miligramo de hueso, por contra las muestras sedimentarias aportaron un rango
que iba desde los 34 a los 4,490 fragmentos de ADNmt de mamíferos en el
sedimento. Esto pone de manifiesto que los sedimentos conservan grandes
cantidades de ADNmt.
En la secuenciación del sedaDNA uno
de los problemas fundamentales es controlar con precisión el posible movimiento
de ADN a través de los niveles arqueológicos para descartar posibles contaminaciones
de los niveles más antiguos con ADN más moderno procedentes de las capas
superiores. Esta potencial mezcla postdeposicional puede derivarse de la
saturación de los sedimentos por la acumulación de grandes cantidades de ADN en
un punto concreto, por ello es importante un riguroso control estratigráfico.
La metodología implementada para
argumentar la presencia de estratigrafías sin contaminación genética moderna en
los diferentes estratos que aportaron restos de ADN de mamíferos consistió en la
comparación de los taxones de mamíferos identificados en base al ADN con los
provenientes de los registros arqueológicos. La identidad entre ambos registros
permitió a los autores concluir la integridad de la distribución espacial del
ADN antiguo.
El anterior párrafo se ejemplifica
en el caso de la cueva rusa de Chagyrskaya. El ADNmt recuperado respondía
a patrones de degradación propios del
ADN antiguo y se documentó en niveles arqueológicos muy ricos en restos óseos y
líticos. En contraposición, el nivel inmediatamente inferior
estratigráficamente hablando, que arqueológicamente era estéril, también lo fue
en la identificación de ADN perteneciente a taxones de mamíferos antiguos. Por
otro lado, también se comprobó como las secuencias de ADNmt que correspondía a
mamut lanudo y a rinoceronte lanudo se documentaron niveles coherentes del
Pleistoceno Superior, estando ausentes en los niveles arqueológicos posteriores
a la extinción propuesta para estos taxones. Esta es la argumentación para
sostener la no contaminación genética de la estratigrafía, es decir, que para
la cueva de Chagyrskaya no hubo movimientos intraestratigráficos de fragmentos
de ADN mitocondrial hacia abajo.
Las alteraciones y contaminación
postdeposicionales de la estratigrafía depende en gran parte de las condicìones
de cada uno de los yacimìentos arqueológicos por lo que la toma metódica de
muestras de sedimentos en cada yacimiento es imprescindible para controlar los
movimientos intraestratigráficos, estas deben ser rigurosamente estudiados en
cada sitio arqueológico antes de que el ADN recuperado pueda ser vinculado a un
nivel arqueológico específico. Para implementar dicho control es preciso
planificar un muestreo de alta intensidad que controle tanto la capa en la que
fue recogida la muestra de sedaDNA los niveles estratigráficos que estén en
relación estratigráfica con el nivel estudiado.
El ADN homínido en los sedimentos
Más allá de los datos referidos a
diferentes taxones de mamíferos que pueden resultar muy relevantes, una de las
prioridades fundamentales fue la secuenciación ADNa homínido. De esta forma, en
cuatro de los yacimientos arqueológicos se obtuvieron resultados positivos en
la reconstrucción de parte del genoma humano, concretamente del ADN
mitocondrial, documentándose de esta forma la presencia de dos poblaciones
humanas extintas, Homo neandertalensis y
denisovanos. El ADNmt resulta más fácil de recuperar que el ADN nuclear por ser
más numeroso en las células eucariotas, del primero hay 100 copias por célula y
del segundo únicamente 2.
Por cuevas, el análisis del sedaDNA
permitió recuperar secuencias neandertales de ADN mitocondrial en la cueva
asturiana de El Sidrón y en las cuevas localizadas en los montes de Altai,
tanto en Chagyrskaya como en Denisova Cave. En estas tres cuevas la presencia
neandertal ya estaba documentada en base a los restos de fósiles óseos
aportados por el registro arqueológico. Del mismo modo, el aDNA también está presente
en los sedimentos de la cueva belga de Trou Al'Wesse el ADN neandertal. La
particularidad de este yacimiento es que su registro arqueológico carece de
restos fósiles óseos de homínidos durante el Pleistoceno medio. De cualquier
forma, estos resultados (la presencia genética de Homo neanderthalensis) parecen coherentes con la industria lítica
musteriense documentada en el registro arqueológico.
El resultado con mayor interés nos
remite a los sedimentos de la cueva rusa de Denisova, en la cual se ha
documentado la ocupación alternante de las poblaciones neandertal-desinovana
(Fig. 5). En esta cueva, se conocía con anterioridad la presencia de ambas
poblaciones homínidas arcaicas por los datos arqueogenómicos aportados por su
registro fósil óseo. En los niveles asociados a complejos industriales del
Paleolítico Medio en lo que es la Galería principal del yacimiento, con
anterioridad no existía constancia arqueológica de restos fósiles neandertales,
sin embargo los análisis de sedaDNA permitieron la reconstrucción de la
secuencia de ADN mitocondrial de Neandertal. En la Galería Este del mismo
yacimiento la identificación de ADN mitocondrial aportó incluso mejores
resultados con señales del genoma de Homo
neanderthalensis y Denisovano dentro de su estratigrafía inferior. Esta
zona de la cueva es donde en 2008 ya se habían hallado los restos óseos de
homínidos arcaicos (Krause et al., 2010) que permitieron el hito de
descubrir por primera vez una especie humana a través de la secuenciación de su
genoma y no por sus restos fósiles. Esta presencia homínida interestratigráfica
argumenta la presencia simultánea de ambas poblaciones homínidas, conviviendo
en las montañas de Altái y aporta un hipotético escenario espacial y temporal
para el intercambio genético ya documentado entre ambos grupos humanos.
Recordemos que hasta un 17% del genoma denisovano procede de la hibridación con
Homo neanderthalensis. Cabe señalar
que el sedaDNA del nivel 15 de Denisova Cave (su estrato base, el más antiguo)
es en estos momentos la prueba arqueológica más temprana (antigua) de la
existencia de esta población.
Fig. Estratigrafía de la cueva de
Denisova, con ocupaciones alternativas de neandertal y denisovanos.
Conclusiones
Las técnicas de recuperación del ADNmt por captura por hibridación a partir de muestras sedimentarias se ha revelado como una metodología relativamente muy eficaz en su aplicación a yacimientos en cueva del Pleistoceno medio y superior, al menos ante la ausencia o la escasez de macrofósiles óseos en el registro arqueológico pleistocénico. Sin duda, su implementación futura aportará un enriquecimiento de las muestras disponibles de los genomas mitocondriales de neandertales y denisovanos. También es posible que en el futuro más inmediato los resultados se vean enriquecidos con la documentación de ADNn, con una mayor carga informativa que el ADNmt, que de momento únicamente ha permitido la certificación de los diferentes taxones en cada estrato.
Las técnicas de recuperación del ADNmt por captura por hibridación a partir de muestras sedimentarias se ha revelado como una metodología relativamente muy eficaz en su aplicación a yacimientos en cueva del Pleistoceno medio y superior, al menos ante la ausencia o la escasez de macrofósiles óseos en el registro arqueológico pleistocénico. Sin duda, su implementación futura aportará un enriquecimiento de las muestras disponibles de los genomas mitocondriales de neandertales y denisovanos. También es posible que en el futuro más inmediato los resultados se vean enriquecidos con la documentación de ADNn, con una mayor carga informativa que el ADNmt, que de momento únicamente ha permitido la certificación de los diferentes taxones en cada estrato.
El estudio demuestra su eficacia
incluso para aquellas muestras que no fueron recogidas ex profeso para el
análisis genético y que se han conservado a temperatura ambiente durante largos
periodos. Algunas de las muestras que responden a estos casos y que se pueden mostrar
perfectamente válidas para la recuperación aDNA son las muestras de sedimentos
recogidas con el objetivo de llevar a cabo dataciones, también las muestras
tomadas para los análisis de la formación de los yacimientos o incluso para la
reconstrucción de los paleoambientes en los yacimientos a través de los
análisis palinológicos. Sin duda, su extensión y popularización en las
investigaciones del Paleolítico determinará el conocimiento que acumulamos de
las primeras etapas de la Humanidad. Por concluir con un pensamiento, ¿la
aplicación de esta técnica a los sedimentos de las cuevas con representaciones
gráficas paleolíticas determinará quienes fueron los creadores del primer
“arte” (ante las dudas que algunos tienen)?.
Sin embargo, a pesar de este prometedor
panorama que se adivina en el horizonte, es preciso explorar aún cuáles pueden
ser los límites de esta técnica. No hemos de olvidar los resultados negativos
para las muestras más antiguas. De momento, son 130.000 los años para el ADNmt
más antiguo recuperado de los sedimentos, lejos aún de los 430.000 para el ADN
más antiguo recuperado a partir de muestras óseas de la Sima de los
Huesos-Atapuerca (Meyer et al., 2016), además de ser ADN nuclear.
Bibliografía
Hailea, J., Froeseb, D., MacPheec,
D. E., Robertsd, R.G., Arnoldd, L., Reyes, A.V., Rasmussen, M., Nielsene, R.,
Brookf, B.W., Robinson, S., Demurod, M.,
Gilberta, T.P., Munche, K., Austing,
J.J., Cooperg, A., Barnesh, I., Mölleri, P., Willersleva, E., 2009. Ancient DNA
reveals late survival of mammoth and horse in interior Alaska. PNAS VOLUMEN 106
22352–22357.
Haile, J., Holdaway, R. Oliver, R.,
Gilbert, M. T., Nielsen, R., Munch, K., Ho, S. Y., Shapiro, B., Willerslev, E. 2007. Ancient DNA
chronology within sediment deposits: Are paleobiological reconstructions
possible and is DNA leaching a factor? Mol. Biol. Evol. 24, 982–989.
Krause, J., . Fu, Q., Good, J. M.,
Viola, B., Shunkov, M.V., Derevianko, A.P., Pääbo, S., 2010. The complete
mitochondrial DNA genome of an unknown hominin from southern Siberia. Nature
464, 894-897.
Meyer, M.,
Arsuaga, J.L., de Filippo, C., Nagel, S., Aximu-Petri, A., Nickel, B., Martínez, I., Gracia, A., Bermúdez de Castro,
J.M., Carbonell, E., Viola, B., Kelso, J.,
Prüfer, K., Pääbo. S., 2016. Nuclear DNA sequences from the Middle
Pleistocene Sima de los Huesos hominins. Nature 531, 504–507.
Moreno-Mayar, J.V, Potter, B.A.,
Vinner,., Steinrücken, M., Rasmussen, S., Terhorst, J., Kamm, J.A., Albrechtsen, A., Malaspinas, A-S.,
Sikora, M., Reuther, J.D., Irish, J., Malhi, R.S., Orlando, L., Song,
Y.S,. Nielsen, R.,Meltzer, D.J.,
Willerslev, E. 2018. Terminal
Pleistocene Alaskan genome reveals first founding population of Native
Americans.
Slatkin,
M., Racimo, F., 2016. Ancient DNA and human history. Proc. Natl. Acad. Sci.
U.S.A. 113, 6380-6387.
Smith, O.,
et al., 2015. Sedimentary DNA from a submerged site reveals wheat in the
British Isles 8000 years ago. SCIENCE 27, 998-1001.
Valeur
Seersholm, F., Winther Pedersen, M., Jensen Søe, M., Shokry, H., Siu Tze Mak, S., Ruter, Raghavan, M.,
Fitzhugh, W., Kjær, K.H., Willerslev, E., Meldgaard, M., Kapel., C.M.O.,
Hansen. A.J., 2016. DNA evidence of bowhead whale exploitation by Greenlandic
Paleo-Inuit 4,000 years ago. Nature comunications. Online.
Willerslev, E., Hansen, A.J.,
Binladen, J., Brand, T. B., Gilbert, M. T., Shapiro, B., Bunce, M., Wiuf, C., Gilichinsky, D.A.,
Cooper, A., 2003. Diverse plant and animal genetic records from Holocene and
Pleistocene sediments. Science 300, 791-795.
Willerslev, E., Cooper, A., 2005. Ancient DNA. Proc. Biol.
Sci. 272 , 3-16.
Pedersen, M.W., Overballe-Petersen,
S., Ermini, L., Der Sarkissian, C., Haile, J., Hellstrom, M., Spens, J.,
Thomsen, P.F., Bohmann, K., Cappellini, E., Schnell, I.B., Wales, N.A., Carøe,
C., Campos, P.F., Schmidt, A.M. Z., Thomas, M., Gilbert, P., Hansen, A.J., Orlando, L., Willerslev. E., 2016. Ancient
and modern environmental DNA.
