Reevaluación genética de la historia de los neandertales

En 1856, tres años antes de la publicación del Origen de las Especies de Charles Darwin, unos mineros descubrieron fósiles humanos en una cueva caliza del valle de Neander, en el norte de Alemania. Eran lo que luego se conocería como Neandertal 1, el primer espécimen del que se aceptó que pertenecía a otra especie, arcaica, de ser humano. Desde entonces venimos intentando entender lo más posible a nuestro misterioso primo. Para ello, los expertos han consultado dos tipos principales de indicios: los cientos de huesos y de herramientas de piedra encontrados hasta la fecha, dispersos desde España e Inglaterra hasta el macizo de Altai, y mucho más recientemente los datos genómicos y las inferencias extraídas de los modelos estadísticos.

Pero estos métodos dibujan dos cuadros muy diferentes entre sí de las poblaciones neandertales. El registro geológico indica que unos 150.000 individuos, sin precisar mucho, se dispersaban por Europa y Asia, repartidos en grupos de entre 15 y 25 individuos; también señala que los números totales fluctuaron mucho durante los diversos ciclos climáticos (algunos de ellos duros períodos glaciales) que se sucedieron durante el medio millón de años en que habitaron la Tierra antes de extinguirse hace 40.000.

La secuenciación genética cuenta una historia diferente. Algunas estimaciones basadas en los genes ponen la población efectiva de los neandertales en mil escasos individuos; otros sostienen que llegaron a ser unos miles, como mucho (un estudio, por ejemplo, calculaba que había de modo efectivo menos de 3500 hembras). Dos hipótesis podrían explicar estos resultados: que la población fuese realmente así de baja, incluso en su máximo, o que la población fuese quizá mayor pero hubiera ido disminuyendo durante mucho tiempo. En ambos casos, los neandertales habrían estado siempre en declive; su extinción parecería haber estado escrita desde el principio.

«Que estos dos tipos de estimación no concuerden es una problema que todavía tenemos que resolver», según John Hawks, paleoantropólogo de la Universidad de Wisconsin-Madison.

Se rompe lo convenido

Ahora, sin embargo, unos investigadores dirigidos por Alan Rogers, antropólogo y genetista de poblaciones de la Universidad de Utah, han propuesto un nuevo modelo genético que puede salvar esas diferencias. Su conclusión es que los neandertales fueron más numerosos que lo que arrojaban los estudios genéticos anteriores, de modo que por fin se habría logrado que los hallazgos genético casen con las poblaciones mayores que se deducen de los artefactos y fósiles desenterrados. Sus resultados rellenarían además más huecos de la historia evolutiva de los neandertales, entre el momento en que se separaron de nuestros antepasados en África y el momento en que empezaron a encontrarse de nuevo con seres humanos durante la diáspora de estos últimos. En muchos respectos, los neandertales podrían haber tenido mucho más éxito como especie, y ser mucho más semejante en ello a nosotros, de lo que se suele pensar.

En la genética de poblaciones, el tamaño efectivo de la población no es una medida directa del número total de individuos que vivían en un momento dado, sino más bien una medida de la diversidad genética. Los expertos retrotraen el ADN de un individuo a lo largo de la historia buscando diferencias entre las dos copias de su genoma. En esencia, calculan cuántas generaciones  de parentesco separan la copia materna y la copia paterna de un gen. Si una población es pequeña, esperarán llegar al ancestro común bastante deprisa; si es mayor, se tardará más. «Es asombroso que se pueda conseguir tanta información de un solo individuo», afirma Rogers.

Ha sido persistente la creencia en que los neandertales tenían poca diversidad genética. En los africanos de hoy alrededor de 11 de cada 10.000 nucléotidos son heterocigóticos, es decir, no son iguales en las dos copias de un cromosoma. Entre los no africanos solo 8 de cada 10.000 lo son. Esta cifra parecía disminuir en los neandertales hasta solo dos de cada 10.000, y lo mismo pasaba en su especie hermana, los denisovanos, descubiertos por la ciencia solo en la década pasada. «La teoría de la genética de poblaciones nos dice que eso significa que el tamaño de la población [de aquellos humanos arcaicos] era pequeño», explica Montgomery Slatkin, biólogo de la Universidad de California en Berkeley, a quien no convencen los resultados de Rogers. Serían solo entre 2000 y 3000 individuos, ciertamente no el número mucho mayor  que se infiere de la densidad de herramientas de hierro y de  fósiles que los neandertales dejaron tras de sí.

 «Si realmente solo había mil neandertales en el mundo entero», sostiene Rogers, «cuesta creer que dejasen un registro fósil tan rico».

Pero pruebas genéticas es precisamente lo que Rogers y sus colaboradores han citado ahora para apoyar su aseveración de que el número efectivo de neandertales fue de decenas de miles. Han presentado su argumento en un estudio publicado en agosto en los Proceedings of the National Academy of Sciences.

 La clave de este nuevo resultado se encuentra en la premisa que han adoptado estos investigadores:que los neandertales tuvieron un acervo génico mucho más diverso pero se dividieron en grupos pequeños, aislados, endogénicos, de individuos genéticamente parecidos. Esta forma de fragmentación habría sesgado los resultados genéticos anteriores: estimaciones como ese 2 en 10.000 describirían las poblaciones y su historia regional, pero no el paisaje entero.

Para enmendar ese defecto, Rogers adaptó y extendió un modelo de la mezcla de la población que ya habían empleado otros investigadores. En vez de analizar el genoma de un solo individuo, el equipo comparó las variantes genéticas compartidas por los africanos modernos, los euroasiáticos modernos, los neandertales y los denisovanos. Una versión previa de este modelo estaba pensada para calcular en qué grado se habían cruzado los neandertales y los seres humanos modernos. La principal innovación de Rogers fue añadir a los denisovanos a la mezcla y aumentar considerablemente el número de formas en que diferentes poblaciones podían combinarse y amalgamarse. De este modo le fue posible hacerse preguntas que iban mucho más allá del cruce, preguntas que se referían al tamaño de la población y otros aspectos.

El aumento de la diversidad genética que Rogers y sus colaboradores encontraron se corresponde con una decuplicación, más o menos, de la población efectiva. Aunque no hay forma de saber cuántos más individuos neandertales representa ese número, podría acercase a las estimaciones derivadas de los fósiles.

«El estudio aporta indicios basados en el ADN de eso mismo que vemos en el registro fósil», dice Joshua Akey, biólogo evolutivo de la Universidad de Princeton.

Dos veces afuera de África

Al trabajar con las secuencias génicas y su modelo revisado, los investigadores han dado con nuevos vislumbres de cómo las poblaciones neandertales, denisovanas y humanas modernas crecieron, se encogieron, se separaron y periódicamente se fusionaron a lo largo de la prehistoria. «Queremos tener un árbol de familia nítido, queremos poder contar historias claras acerca de cómo estaban emparentados esos grupos», dice Steven Churchill, antropólogo de la Universidad Duke. «Pero está claro que las relaciones son mucho más complicadas».

Hace alrededor de 750.000 años, según Rogers, los antecesores de los neandertales y los denisovanos abandonaron a los seres humanos modernos en África y se abrieron paso por el vasto territorio de Eurasia. Una vez solos, algo casi acabó con ellos por completo; los datos genéticos muestran que la población pasó por un muy angosto cuello de botella, que no había sido observado en ningún estudio anterior. Pero fuera lo que fuera lo que causó ese asomarse al desastre, los humanos arcaicos se apartaron de él solo unos miles de años después, y hará 744.000 años se separaron a su vez en dos linajes distintos, el de los neandertales y los denisovanos. Los neandertales se dividieron después en esos grupos regionales menores que tanto fascinan a Rogers.

La datación de esa escisión entre los neandertales y los denisovanos sorprende porque las investigaciones anteriores la habían situado en una fecha mucho más reciente: según un estudio de 2016, por ejemplo, ocurrió hace solo 450.000 años. Una separación anterior significa que habría que esperar que encontrásemos muchos más fósiles de ambas especies. Cambia también la interpretación de algunos fósiles ya encontrados. Así pasa por ejemplo con los huesos de un homínido de cerebro grande, el Homo heidelbergensis, que vivió en Europa y Asia hace alrededor de 600.000 años. Los paleoatropólogos discrepan acerca de cuál es su relación con otros grupos humanos: para algunos son antepasados tanto de los humanos modernos como de los neandertales; para otros son una especie no ancestral, reemplazada por los neandertales, que se diseminó por Europa.

De los hallazgos de Rogers se sigue que H. heidelbergensis tuvo que ser un neandertal primitivo. «El tiempo de separación que calculamos es tan temprano que un homínido europeo de hace 600.000 años tuvo muy seguramente que ser un neandertal», dice, «al menos genéticamente, aunque no pareciese todavía por entero un neandertal».

Por coincidencia o por lo que sea, esta nueva reconstrucción de la complicada historia temprana de los neandertales recuerda mucho a lo que sabemos de la población de las personas anatómicamente modernas que por primera vez se extendieron a través de Europa y Asia. Hace casi 50.000 años, los euroasiáticos se separaron de los africanos, experimentaron un cuello de botella, un período en el que su población fue muy pequeña, y luego se escindieron en poblaciones regionales a lo largo de Eurasia: es la llamada teoría de la migración humana afuera de África. «Parece que lo mismo pasó hace 600.000 o 700.000 años» con los neandertales y los denisovanos, dice Rogers. «Hubo otra diáspora afuera de África cuya existencia nadie había sospechado antes».

Al fin y al cabo, no tan inferiores

No es ningún secreto que los neandertales lo pasaron mal: los períodos glaciales que padecieron y la fragmentación de su población hicieron que fueran incapaces de sostener un crecimiento social o tecnológico robusto. «Pero la gente tiene la idea errónea de que nosotros representamos  el progreso, de que los seres humanos somos los mejores y los neandertales están detrás de nosotros», dice Hawks. «Pero cuando de lo que se trata es de ser cazadores, de depender de recursos alimenticios de alta energía en entornos poco adecuados, los neandertales eran lo más», añade. «Resolvieron problemas con los que no tenemos que enfrentarnos hoy. ¿Cómo vivieron con densidades de población tan bajas durante cientos de miles de años? Es algo que nosotros no hemos logrado jamás».

Antes de emprender su investigación, Rogers creía que los neandertales estaban al borde de la extinción cuando los humanos modernos entraron en sus territorios, que sus poblaciones ya estaban menguando por entonces y cundían en ella las enfermedades genéticas. «Ya no lo creo», afirma.

Conocer la verdadera estructura de la población neandertal puede ayudar a los científicos a ahondar más, y más productivamente, en la dinámica de aquella antigua gente y de sus interacciones con nosotros. Por ejemplo, dice Akey, una nueva pregunta que podríamos hacernos sobre el cruce entre los humanos modernos y los neandertales es si había algún sesgo sexual en ese flujo génico. ¿Incorporamos iguales cantidades de ADN materno y paterno, o la balanza se inclina hacia un lado?

El trabajo de Rogers y las investigaciones afines de otros grupos pueden también iluminar potentemente la genética del momento presente. Su modelo analítico es aplicable también a perros y caballos, a cualquier especie, en realidad, que muestre en sus genes una cría estructurada en vez de un flujo aleatorio de genes. El método podría valer también para elucidar la historia evolutiva de algunas enfermedades genéticas: se han asociado los genes neandertales a un riesgo mayor de padecer depresión, diabetes, enfermedades cardiacas y otras dolencias. De los hallazgos de Rogers se podrían sacar conclusiones acerca de cómo diferentes conjuntos de esas variantes deletéreas ingresaron en el genoma. «Si se quiere estudiar historia genética, hay que tener en cuenta la historia», dice Rogers.

Jordana Cepelewicz/Quanta Magazine

Artículo traducido por Investigación y Ciencia con permiso de QuantaMagazine.org, una publicación independiente promovida por la Fundación Simons para potenciar la comprensión de la ciencia.

Referencia: «Early History of Neanderthals and Humans», de Alan L. Rogers et al. en Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States, vol. 114, núm. 37, 9859–9863.