Análise de DNA esclarece como os neandertais desapareceram

A descoberta de 2010 de que os primeiros humanos e os neandertais cruzaram foi uma bomba científica – a revelação de um legado genético que desde então se descobriu que desempenha um papel na vida das pessoas modernas, influenciando os ritmos circadianos, o funcionamento do sistema imunitário e a forma como alguns sentem dor.

Os cientistas, no entanto, acharam surpreendentemente difícil juntar o fluxo genético na direção oposta: como a mistura entre os dois grupos pode ter moldado os Neandertais, que foram extintos há cerca de 40 mil anos. Com a ajuda de novas técnicas, um novo estudo está pintando um quadro mais claro.

A análise, publicada em 12 de julho na revista Science, mostrou que os dois grupos trocaram ADN em vários pontos ao longo dos últimos 250 mil anos, lançando luz sobre como os Neandertais desapareceram e potencialmente reescrevendo a história de como e quando os nossos antepassados ​​Homo sapiens deixaram África.

“Até à data, a maioria dos dados genéticos sugere que os humanos modernos evoluíram em África há 250 mil anos, permaneceram onde estavam durante os 200 mil anos seguintes e depois decidiram dispersar-se de África há 50 mil anos e seguir para povoar o resto do mundo”, disse. Joshua Akey, professor do Instituto Lewis-Sigler da Universidade de Princeton e autor sênior do estudo.

“Mas a genética é essencialmente cega para qualquer coisa que não deixe a ancestralidade nas populações atuais. O que eu acho que é legal neste (artigo) é que ele fornece informações genéticas sobre essas dispersões fora da África que não conseguíamos ver anteriormente”, disse Akey.

As descobertas sugerem que a história humana muito antiga era complexa, e os humanos modernos provavelmente interagiram com os neandertais – e outros tipos de humanos arcaicos, incluindo os enigmáticos denisovanos – com muito mais frequência do que anteriormente reconhecido desde o nosso surgimento como espécie, há cerca de 250.000 a 300.000 anos.

Vários episódios de acasalamento

Ao comparar sequências de ADN em bases de dados, os cientistas podem reconstruir relações entre diferentes populações, ou espécies, e como as mudanças genéticas ocorrem a um ritmo constante ao longo de uma geração, os geneticistas podem calcular o tempo decorrido entre o momento em que dois grupos trocaram ADN – como as carraças. em um relógio molecular.

O estudo descobriu que os humanos deixaram a África, encontraram e cruzaram com os neandertais em três ondas: uma, cerca de 200 mil a 250 mil anos atrás, não muito depois do aparecimento dos primeiros fósseis do Homo sapiens na África; outros 100 mil anos atrás; e a última há cerca de 50.000 a 60.000 anos.

O episódio mais recente é amplamente reconhecido e foi identificado pela primeira vez em 2010, quando o primeiro genoma do Neandertal foi sequenciado pelo geneticista vencedor do Prémio Nobel, Svante Pääbo. No entanto, a nova investigação mostrou que as duas primeiras ondas diferiram significativamente da terceira, uma migração abrangente que acabou por levar os humanos modernos a residir em todos os cantos do globo.

Os cientistas descobriram que a percentagem de ADN do Homo sapiens no genoma do Neandertal pode ter chegado a 10% há mais de 200 mil anos e diminuiu ao longo do tempo; em média, foi de 2,5% a 3,7%.

Um estudo semelhante publicado no ano passado identificou vestígios genéticos de um encontro entre os dois grupos há cerca de 250 mil anos, mas a contribuição do DNA do Homo sapiens para os neandertais há cerca de 100 mil anos é uma descoberta nova, disse Laurits Skov, geneticista e pesquisador de pós-doutorado na Universidade. da Califórnia Berkeley, que não esteve envolvido no estudo.

“O que parece certo é que a história humana e do Neandertal está muito mais interligada do que pensávamos anteriormente”, disse ele por e-mail.

Trabalho de detetive genético

Durante as duas primeiras ondas de cruzamento, a população neandertal absorveu genes humanos e a descendência permaneceu dentro de grupos neandertais, de acordo com o novo estudo.

Esses primeiros episódios de acasalamento, resultado da migração de pequenos grupos de Homo sapiens pioneiros – mas sem estabelecer uma base sólida – para fora da África, deixaram poucos registros no pool genético das populações humanas modernas, mas tiveram um grande impacto no genoma do Neandertal. , Akey disse.

“Acho que a explicação mais simples é que isto reflete as mudanças no tamanho da população ao longo do tempo”, acrescentou.

“No início, os (primeiros) humanos modernos estavam a sair de África, e as populações de Neandertais eram suficientemente grandes para serem capazes de absorver essencialmente estas dispersões iniciais de humanos e dos seus genes na população de Neandertais”, explicou Akey.

No entanto, quando o Homo sapiens deixou África, há cerca de 60.000 anos, numa migração duradoura ao redor do mundo, os descendentes resultantes dos encontros entre Homo sapiens e Neandertais cresceram nas populações humanas modernas e a sua assinatura genética permaneceu dentro do pool genético humano, influenciando as nossas vidas hoje. ele adicionou.

No estudo, a equipe usou técnicas de aprendizado de máquina para decodificar e sequenciar genomas de restos mortais de três neandertais, que dataram de 50 mil a 80 mil anos atrás e foram encontrados em três locais diferentes: Vindija, Croácia, e cavernas Denisova e Chagyrskaya em Altai. Montanhas. Os pesquisadores então compararam esses dados com os genomas de 2.000 humanos atuais.

“Desenvolvemos uma estrutura para determinar se ocorreu fluxo gênico de humano para Neandertal, estimar a quantidade de sequências humanas modernas nos genomas de Neandertais e identificar os locais específicos no genoma do Neandertal que carregam… sequências humanas modernas”, disse Akey.

Mistério do desaparecimento dos Neandertais

Há um punhado de fósseis de Homo sapiens que podem refletir as viagens iniciais e menos bem-sucedidas da espécie para fora da África em direção ao Oriente Médio e à Europa, disse Chris Stringer, líder de pesquisa em evolução humana no Museu de História Natural de Londres, que estava t envolvido no estudo.

Essas relíquias incluem um fóssil de Homo sapiens encontrado na caverna Apidima, no sul da Grécia, datado de 210 mil anos atrás, e restos encontrados em sítios israelenses de Skhūl e Qafzeh. Os fósseis encontrados em Israel tinham “características primitivas”, como sobrancelhas maiores, crânios mais achatados e queixos variáveis.

“Eu interpretei (essas) características (como) retidas de ancestrais não-Neandertais mais primitivos, mas elas poderiam alternativamente ser sinais de fluxo gênico de Neandertais, e talvez tais características devessem ser analisadas novamente agora, à luz deste novo trabalho”, disse Stringer.

A dinâmica populacional identificada nesta investigação pode ser uma das principais razões pelas quais os neandertais desapareceram há 40 mil anos, observou Akey. A análise dos investigadores sugere que o tamanho da população de Neandertais na altura era 20% menor do que se pensava anteriormente.

“As populações humanas eram maiores e, como as ondas quebrando na praia, acabaram por erodir os neandertais”, com o pool genético dos neandertais provavelmente absorvido pela população humana na última onda de cruzamentos, disse Akey.

“A extinção é complicada, por isso acho que hesitaria em dizer que é a única explicação… mas penso que a absorção dos Neandertais nas populações humanas provavelmente explica uma parte significativa da razão pela qual os Neandertais desapareceram”, acrescentou.

Stringer disse concordar que a última fase do cruzamento pode ter contribuído para a extinção dos Neandertais, com a população Neandertal ficando ainda menor e menos diversificada à medida que o DNA Neandertal entrava no maior pool genético humano.

“Acho que esse é um ponto importante”, disse Stringer. “Fatorar o aumento da diversidade genética dos Neandertais devido ao cruzamento com os sapiens também reduz significativamente o tamanho efetivo da sua população, acrescentando mais evidências de que os últimos Neandertais podem já ter sido uma espécie em extinção, mesmo sem a competição de uma população de Homo sapiens em expansão.”