[Ignacio Núñez de Castro y Leandro Sequeiros] En nuestra revista FronterasCTR (13 junio 2018), con el título “Las nuevas fronteras de la paleogenómica: Svante Pääbo recibe el premio Princesa de Asturias 2018” publicamos un extenso artículo sobre el genetista sueco Svante Pääbo.
La prensa anuncia que el comité de los Premios Nobel otorga el galardón en medicina al genetista sueco Svante Pääbo por sus descubrimientos sobre los genomas de los homínidos extintos y la evolución humana en los que trabajó con fósiles de Atapuerca / Recibió el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica en 2018 a propuesta del rector de la Universidad de Burgos.
“Los descubrimientos referidos a los genomas de homininos extintos y la evolución humana” realizados por el científico sueco Svante Pääbo le han valido la designación como Premio Nobel de Medicina, distinción que suma al Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica que recibió en 2018 a propuesta del rector de la Universidad de Burgos
Este profesor de Genética y Biología Evolutiva, que, desde hace tres lustros años colabora con el Laboratorio de Evolución Humana de la UBU y que es el fundador de la paleogenética, intervino en el logro científico de secuenciar el ADN mitocondrial más antiguo del mundo obtenido en la Sima de los Huesos de los yacimientos de Atapuerca.
Svante Pääbo, un científico singular
En septiembre de 2015, el diario El País publicaba con el expresivo título de “El sueco que persiguió hasta cazarlo al Hombre de Neanderthal”, un artículo en el que comentaba la traducción al castellano del libro de Svante Pääbo “El Hombre de Neanderthal”. Cuenta en el libro las apasionantes aventuras que llevaron a la primera secuenciación del genoma de una especie humana extinta hace miles de años.
Según este diario, en El Hombre de Neandertal (Alianza Editorial, 2015), el científico sueco cuenta desde el principio uno de los viajes de descubrimiento más fascinantes de las últimas décadas, desde cómo se planteó recuperar material genético de seres vivos muertos hace miles de años hasta que logró publicar junto a sus colaboradores la secuencia del genoma neandertal en 2010. Por el camino, deja entrever pequeños episodios de su vida privada, como su orientación bisexual o la aventura amorosa con la esposa de un estrecho colaborador, que acabó siendo su mujer y la madre de su hijo.
El Hombre de Neandertal es la historia de la pasión de un tipo con un talento científico extraordinario. Pääbo comenzó su carrera como investigador después de estudiar medicina, ocupándose de las estrategias de los virus para escapar al sistema inmune. Tenía futuro como investigador en un campo con el que podía haber ayudado a mejorar la salud de sus congéneres, pero sus inclinaciones le empujaban por otro camino que sus mentores consideraban excéntrico. Desde que su madre le llevó con 13 años a Egipto, se había sentido atraído por el pasado, pero no le interesaban las discusiones anquilosadas de los egiptólogos que, como él mismo recuerda, parecían tan momificadas como los cuerpos que se dedicaban a estudiar. Él quería indagar en la naturaleza de aquellas personas leyendo su ADN.
Cuando el genoma neandertal aún no estaba secuenciado, aparecieron en las cuevas de Denisova, en Siberia, pequeños restos de una especie humana desconocida que conservaban en su interior una gran cantidad de ADN. Por primera vez, los análisis genéticos de piezas de fósil diminutas iban a hacer posible identificar a un nuevo individuo de nuestro linaje con independencia del análisis de la forma de los huesos.
Pääbo, que había empleado una de las piezas para secuenciar parte de su genoma, sabía que existía un trozo más grande, y en una visita se lo pidió al responsable de las excavaciones, Anatoly Derevianko, ilusionado con la posibilidad de obtener aún más información. El ruso respondió que ya no lo tenía, porque se lo había dado a su amigo.
Ante el desconcierto de Pääbo, Derevianko aclaró: “a tu amigo Eddy. Eddy Rubin, de Berkeley”. Pese a las preocupaciones iniciales del sueco, que temía que Rubin se le adelantase en la presentación de la primera secuencia de ADN nuclear de una especie humana extinta gracias a una muestra tan rica, esto nunca sucedió. De hecho, Pääbo inicia su epílogo con un pullazo a su antiguo amigo: “Tres años más tarde, mientras escribo esto, aún no sabemos qué pasó con la otra parte del hueso del dedo que Anatoly envió a Berkeley. Quizá algún día pueda usarse para la datación, para que sepamos cuándo vivió la niña de Denisova”. El genoma neandertal permitió saber que habían copulado y tenido hijos con los humanos modernos.
Pääbo premio Príncipe de Asturias 2018
El trabajo de Pääbo y sus numerosos y brillantes colaboradores cambió algunas de las ideas sobre lo que se considera conocimiento común. Esto le ha merecido el premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2018. De acuerdo con sus hipótesis, parece que los neandertales tuvieron descendencia con los humanos hace unos 55.000 años y parece probable que tuviesen capacidad de hablar e incluso se puede pensar que sus coitos eran prolongados, como los humanos, y no cortos, como los de los simios. La mayor parte de la información que contiene el genoma neandertal, no obstante, aún está por descubrir. De momento, la aventura para lograrlo nos ha dejado una gran historia. ¿Qué implicaciones tienen estas investigaciones para redefinir lo que es el ser humano? ¿Nos encontramos en una nueva frontera de la humanidad?
Svante Pääbo (Estocolmo, 20 de abril de 1955) es un biólogo sueco, especialista en genética evolutiva. Nació en 1955 en Estocolmo y obtuvo su doctorado en la Universidad de Upsala en 1986. Desde 1997, se ha desempeñado como director del Departamento de Genética del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania.
En agosto de 2002, un equipo encabezado por Pääbo publicó una serie de descubrimientos sobre el “gen del lenguaje“, FoxP2, el cual está ausente o se encuentra dañado en algunos individuos con discapacidades fonoaudiológicas. Pääbo es considerado como uno de los fundadores de la paleogenética, disciplina que utiliza los métodos de la genética para estudiar a los primeros humanos y otras poblaciones de la prehistoria. En 2006, anunció un plan para reconstruir el genoma completo del hombre de Neandertal, el Proyecto del genoma del neandertal. En 2007, Pääbo fue nombrado por la revista TIME como uno de las 100 personas más influyentes de ese año.
En febrero de 2009, en la reunión anual de la American Association for the Advancement of Science (AAAS), se anunció que el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, en colaboración con la corporación 454 Life Sciences, había completado el borrador de la primera versión del genoma del Neandertal, con más de 3 mil millones de pares de bases secuenciadas, proyecto dirigido por Svante Pääbo.
En marzo de 2010, Pääbo y sus colegas publicaron un informe sobre el análisis del ADN de un hueso de dedo hallado en las cuevas de Denisova en Siberia, cuyos resultados sugirieron que pertenecía a un miembro extinto del género Homo aún no reconocido, bautizado como homínido de Denisova.
Pääbo ha sido merecedor de numerosos premios y reconocimientos. En 1992, recibió el Premio Gottfried Wilhelm Leibniz de la Fundación Alemana de Investigación, el cual es el más alto honor entregado a investigadores y científicos en Alemania. Por otra parte, Pääbo ha sido elegido como miembro de la Real Academia de las Ciencias de Suecia en 2000. En octubre de 2009, la Foundation For the Future entregó a Pääbo el Premio Kistler en 2009 por su trabajo en el aislamiento y secuenciación de ADNs antiguos. Y ahora, en 2018 ha recibido el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica.
El contexto científico de las investigaciones de Svante Pääbo
En un artículo publicado en la Revista Razón y Fe (tomo 273, número 1410 (2016) pág. 341-356) con el título “Adán: ¿Dónde estás?”, El proceso de hominización desde la genómica comparada, uno de nosotros, Ignacio Núñez de Castro, ha descrito el contexto científico de las investigaciones en una nueva disciplina emergente: la genómica comparada o paleogenómica. Esta recorre hacia atrás el camino evolutivo que ha llevado desde los primates a los homínidos y a la humanidad. La evolución humana puede recorrerse desde el ayer, a partir de las hipótesis construidas a partir de los fósiles (Paleontología); o bien desde el hoy hacia atrás en el tiempo, a partir de los cortes diacrónicos y sincrónicos que nos permite la nueva Genómica comparada. Este es el gran trabajo de Pääbo: el análisis de los genomas de los humanos actuales, de los genomas arcaicos (neandertales) y de los grandes simios (chimpancé, gorila y orangután), nos puede descifrar el proceso de hominización, es decir: el conjunto de eventos biológicos que conducen desde los primates a los homínidos y al Homo sapiens. La Genómica comparada es un arma fina y muy eficaz, que junto con las Neurociencias, la Arqueología, la Antropología, la Filosofía y la Teología, pueden ayudarnos a clarificar el proceso de humanización. Ambos procesos, entrelazados como los cabos de un cordel, constituyen nuestra historia.
Recomponer el árbol genealógico de nuestra especie
Recomponer un árbol genealógico no es tarea fácil, a lo más llegamos a clarificar unas cuantas generaciones, apoyados en la memoria familiar o en la búsqueda de archivos. Si nos cuesta fijar el árbol genealógico familiar, qué será cuando nuestro intento sea vislumbrar las raíces del “nacido de la tierra”: Adán. El Prof. Emiliano Aguirre decía: “cuando intentamos recorrer a la inversa el camino evolutivo que ha llevado a la humanidad, sólo tenemos las migajas que nos van dejando los fósiles, como en el cuento de Pulgarcito”.
La antropogénesis, el estudio de la evolución de la humanidad, tiene dos vertientes: la hominización, “el conjunto de procesos biológicos que conducen desde los primates a los homínidos y al Homo sapiens”, y la humanización, el “conjunto de procesos culturales que conducen desde los primates hasta la aparición de lo irreductiblemente humano: la conciencia”; procesos íntimamente entrelazados, como los dos cabos de un mismo cordel.
Para recorrer el camino a partir de los primeros homínidos hasta el Homo sapiens, la Paleontología sólo nos ofrece “migas de Pulgarcito”; sin embargo, con la Genómica[i] comparada, en sus cortes diacrónico y sincrónico, podemos aproximarnos a una respuesta mucho más ajustada, comparando los diferentes genomas de los humanos actuales (2003)[ii], de los antepasados fósiles (2014) y de los monos antropoides: chimpancé (Pan troglodytes, 2005)[iii], gorila, orangután y bonobo.
En el año 1848 el Capitán de la Navy, Edmund Flint, encontró en Gibraltar un cráneo fósil de un homínido en la Cantera de Forbes. (Hoy sabemos que pertenecía a un neandertal). El hallazgo pasó desapercibido hasta 1856 en que se descubrió por Johann Karl Fuhlrott el cráneo de un homínido en el valle de Neanderthal. Fuhlrott y Huxley reconocieron que el cráneo hallado no era de una especie como la el hombre actual y King los denominó Homo neanderthalensis. Darwin conoció los fósiles neandertales y hace referencia al gran tamaño del cráneo de los mismos, sin embargo buscaba el «eslabón perdido».
En la década de los treinta del siglo XX comienzan los trabajos sistemáticos de los esposos Louis y Mary Leakey en el Rift, África oriental. Entre 1960 y 1980 se desarrollan programas en Olduvai y borde del lago Eyasi (Tanzania), al este del lago Turkana, en las áreas de Koobi Fora (Kenia), en el valle del río Omo, en el Hadar (Etiopía) y Laetoli (Tanzania), yacimiento famoso por las icnitas, huellas de los pies preservadas en cenizas volcánicas; hace, pues, 3.5 Ma, el Australopithecus afarensis estaba adaptado a caminar. Los trabajos de los Leakey se suceden en Olduway; en pocos años encuentran restos de Australopithecus y del género Homo, restos de Homo habilis y de Homo erectus. Donald Johanson en Hadar en 1973 halló fragmentos de un esqueleto casi completo de una hembra “Lucy” de 3.6 Ma y la que se denominó Australopithecus afarensis.
Para los paleontólogos bajo el género Homo se incluyen los homínidos capaces de fabricar utensilios, aunque tan rudimentarios, como son los de la cultura olduvayense; el volumen craneal de estas especies primigenias es de 650-800 ml y suelen comprenderse bajo el nombre de Homo habilis. El sucesor cronológico sería el Homo ergaster, cuyos fósiles más antiguos son de 1.8 Ma y su volumen craneal oscila entre 850-880 ml, semejantes al Homo erectus, conocido como Homo erectus africano.
El proceso de hominización: Aproximación genómica
Pero en estos últimos años, la genómica, el estudio del material genético, ha aportado muchos datos al problema de nuestros orígenes y de nuestro futuro. Y aquí nos encontramos con Pääbo. Los primeros estudios de aplicación de la Bioquímica a la historia evolutiva se llevaron a cabo a principios de los años cincuenta del siglo pasado, comparando la secuencia de aminoácidos de proteínas pequeñas, como el citocromo C (104 aminoácidos) o las globinas[iv]; los árboles filogenéticos obtenidos por el estudio de las variaciones de los aminoácidos eran superponibles a los obtenidos por los registros fósiles. Las técnicas de secuenciación del DNA han permitido, de manera más fina, rápida y eficaz obtener las secuencias completas del DNA mitocondrial y de los genomas de una gran variedad de seres vivos.
El cromosoma mitocondrial humano está compuesto por una doble cadena circular de DNA que contiene 16.569 pares de bases y posee una gran tasa de mutación; mutaciones que se transmiten a los descendientes exclusivamente por vía materna. En la fecundación las mitocondrias del espermatozoide se degradan en las primeras etapas del desarrollo embrionario. Como las mutaciones por substitución de un nucleótido son de origen materno, posibilita conocer individuos cercanamente emparentados por la vía materna y determinar cadenas de descendientes. Si suponemos que la tasa de las mutaciones es estadísticamente constante en el tiempo, es posible utilizar el llamado reloj molecular. Analizando las secuencias del DNA mitocondrial de una parte estadísticamente significativa de todas las razas humanas se ha podido demostrar que todas llegan a unirse en una mujer, establecida en África hace unos 170.000 años, la llamada eva mitocondrial africana[v]; esta hipótesis supone que todos los humanos descendemos de la colonización de antepasados africanos pertenecientes a la segunda gran migración.
Estudios de genómica comparada
En el año 2003 se publica la secuencia definitiva del Genoma Humano con una fiabilidad de más del 99.9%[vi]; “la era genómica es ahora una realidad” y “ha comenzado una revolución en la investigación biológica”[vii]. La revista Nature (1988) enfatizaba “la importancia de comparar genomas de diferentes especies, no solamente porque hará avanzar la identificación de los genes funcionales en los genomas secuenciados, sino porque el conocimiento de las relaciones evolutivas, que ciertamente surgirán”. En los estudios evolutivos del hombre es, pues, crucial conocer las secuencias de los genomas de los primates más cercanos. Enseguida, vio la luz el genoma del chimpancé; los humanos y los chimpancés compartieron un ancestro común hace de 5 a 7 millones de años. La semejanza en el número de pares de bases y de genes entre ambos genomas de nuevo plantea aclarar los dos procesos entrelazados que nos llevan a la aparición del hombre: hominización y humanización. ¿Dónde está la línea divisoria de lo humano, cuando los genomas, del hombre y del chimpancé son tan semejantes? Las diferencias más sobresalientes son 35 millones en cambios de un solo nucleótido, cinco millones de eventos de inserciones y supresiones en el genoma, así como varias reordenaciones y reorganizaciones de cromosomas. El cromosoma 2 humano corresponde a dos cromosomas diferentes en el genoma de chimpancé que tiene 48 cromosomas.
Evolución de genes exclusivos del cerebro humano
Una de las líneas de investigación se refiere al estudio de los genes del cerebro humano. La glutamato deshidrogenasa 2 (GDH2) es exclusiva de la retina, los testículos y el cerebro humanos. Esta enzima, de localización mitocondrial, está implicada en el proceso de desintoxicación del neurotransmisor excitatorio, glutamato. La degradación del glutamato es importante, pues está a concentraciones altas después de mediar en las interacciones neuronales. La enzima es fruto de la duplicación y retroposición del gen de la enzima GLUD1, evento que se calcula ocurrió hace 23 millones de años ocurriendo después una selección positiva acelerada hacia el género Homo[viii]. Este gen GDH2 es paralelo en evolución a los genes ASPM y MCPH1 cuyas mutaciones contribuyeron al aumento progresivo del tamaño cerebral en los individuos del género Homo. Nos remitimos aquí al extenso trabajo publicado en la revista Razón y Fe.
Evolución de los genes del lenguaje
Otra de las líneas de investigación se refiere a los genes del lenguaje. La funcionalidad de un gen se clarifica al comprobar que su deficiencia produce una determinada disfunción. La capacidad para el lenguaje requiere un fino control de la laringe y de la boca que por lo que sabemos no lo poseen los chimpancés y otros grandes simios. Para el sonido articulado se requiere una cavidad oral mayor y una laringe más baja, lo que permite un gran repertorio de sonidos. Paralelamente a los cambios genéticos del aparato fonador, se requieren cambios en el desarrollo neurológico, que incluyen aquellos que subyacen a la capacidad de armonizar el control motor y la articulación, así como los que contribuyen a los procesos cognitivos implicados en la adquisición y uso del lenguaje. Para más detalles, nos remitimos al artículo publicado en Razón y Fe.
Ignacio Núñez de Castro, Catedrático de Bioquímica y Biología Molecular Universidad de Málaga. Leandro Sequeiros San Román, Catedrático de Paleontología, Universidad de Sevilla. Colaboradores de la Cátedra Francisco J. Ayala de Ciencia, Tecnología y Religión.
[i] Se entiende por genómica la ciencia que estudia el funcionamiento, el contenido, la evolución y el origen de los genomas.
[ii] Un estudio sobre el nacimiento de la era genómica puede encontrarse en “Implicaciones éticas en torno al genoma humano”, Eduardo López Azpitarde e Ignacio Núñez de Castro, Cruzando el puente. Problemas éticos relacionados con la vida, San Pablo Madrid, 2011, pp. 221-261.
[iii] The chimpanzee sequencing and analysis Consortium, ”Initial sequence of the chimpanzee genome and comparison with the human genome”, Nature 437, 2005, pp. 69-87.
[iv] Frederick Sanger (1918-2013), dos veces Premio Nobel de Química (1956 y 1980), por sus trabajos en la estructura de proteínas especialmente de la insulina y por su contribución a la determinación de la secuencias de bases de los ácidos nucleicos. A. D. Smith,Oxford Dictionary of Biochemistry and Moleular Biology, Oxford University Press, 1997.
[v] Roger Lewin, “Mitochondrial Eve. The Biochemical route to human origins”, MOSAIC, Vol. 22, 3, 1001, pp. 46-55.
[vi] International Human Genome Sequencing Consortium, “Finishing the Euchromatic Sequence of the Human Genome”, Nature, 431, 2004, pp. 931–945.
[vii] Francis S. Collins, Eric D. Green, Alan E. Guttmacher and Mark S. Guyer, “A vision for the future of genomic research”, Nature, 422, 2003, pp. 835-847.
[viii] Natalia López Moratalla, La dinámica de la evolución humana. Más con menos. EUNSA, Pamplona, 2007, p. 108.