5 key facts about the nuclear DNA from Sima de los Huesos

Last week the spread of information around Homo naledi was huge. But there was another hugely important publication in the human evolution field: the results of the partial sequencing of nuclear DNA from the Sima de los Huesos site in Atapuerca, Spain. The samples were taken from two fossils, a femur and a tooth. This project is carried out by the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology.

The Homo naledi’s announcement was just the day before Sima’s, so the spread of the Sima news is actually happening mostly in the current week. Unfortunately I have read a few interpretations which were exagerated or inaccurate, so I wanted to summarise below a list of key facts from the Sima DNA findings:

1) The analysis is still partial. They are only some initial results. The human nuclear DNA is c. 3 billion base pairs (nucleotides) and they are reconstructing small fragments of c. 20-30 pairs each. They have been able to sequence 1 to 2 million pair bases so far (0.1%). The amount of work is huge…! The overall target is to reach an assemblage fraction of c. 0.5% to 1% of total nuclear DNA. That will be meaningful to determine the evolutionary relationships.

2) The initial results show that Sima fossils share a close affinity with neandertals (as their morphology had already indicated), and suggests two scenarios:

  • A) They are early neandertals (‘pre-neandertals’) or related to early neandertals: They gave rise to the ‘classic neandertals’. A formal classification would then be required for them – maybe even a new species.
  • B) They are in fact the earliest known neandertals. This option is widely discarded by scientists, who are aligned more around the first option ‘A’: the partial sequence of the nuclear DNA is consistent with Sima people being pre-neandertals.

3) The full analysis, when finished, will not be enough to fully characterize the population form. For this, they would need a much higher fraction of at least 10%, which is almost impossible considering that this is the oldest human DNA recovered (430K years).

4) The results differ from the mtDNA analysis made in 2013, which showed a strong relation of the Sima hominids with the denisovans, and no so much with the neandertals. The researcher Matthias Meyer thinks this is due to some introgression of other mtDNA lineages. That suggested two scenarios:

  • Eventual interbreeding between the denisovans and the Sima populations.
  • A common ancestor of neandertals, denisovans and the Sima populations.

5) If confirmed, the results will push back the H. sapiens-H. neanderthalensis ancestor beyond 400 KYA. Meyer suggested that the ancestors of H. sapiens could have diverged from the branch leading to neandertals and denisovans 550 K to 765 K years ago. It may be possible that H. sapiens evolved in western Eurasia and later migrated back into Africa. The fossils from Europe, Asia and Africa in the 400 Ka. period are physically very diverse and may represent multiple species, only one of which could be the ancestor of today’s humans. For example, Chris Stringer thinks it may be needed to look at Homo antecessor and not Homo heidelbergensis as our last common ancestor with neandertals.

(L) Skull 5 of Sima de los Huesos. (R) Gibraltar 1 neandertal skull from Forbes’ Quarry. Photo: Roberto Sáez

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Dentro de Cueva Mayor

Continuando el anterior post, estos son los avances en la presente campaña 2015 en los yacimientos de Cueva Mayor:

Portalón

  • Es un yacimiento localizado en la entrada de la cueva, con ocupación humana de forma continuada a lo largo del Holoceno (periodo posterior a la última glaciación, los últimos 11 Ka).
  • Los niveles del yacimiento van desde la época más reciente, Edad del Bronce (con uso habitacional y de estabulación de ganado), Calcolítico (con uso funerario), hasta la base que es Neolítico. En 2010 apareció una moneda de oro almohade del siglo XIII, testimonio de la continuidad de uso de la cueva y posible evidencia de un intercambio comercial. En 2004 se encontró un brazalete de oro de hace 3500 años en la Cueva del Silo, otra de las galerías de Cueva Mayor.
  • Ahora mismo se están excavando los niveles pre-metales (7 Ka) y se está realizando un sondeo que llega hasta final del Pleistoceno (al menos 30 Ka).
  • El foco actual es el estudio de los pobladores de la zona hace 7000 años, comenzando por el punto de vista biológico: su origen fundamentalmente puede ser Mesopotamia y el Mediterráneo Oriental, y probablemente tuvieron contacto con poblaciones provenientes del norte del Caspio y estepas de Asia Central durante el Bronce. ¿Cómo fue el contacto de los últimos cazadores-recolectores, que por entonces poblaban la zona, con las poblaciones de las estepas euroasiáticas? ¿Provocan estos la desaparición de aquellos? ¿Les desplazan? ¿Se cruzan?
  • El estudio abarca también el punto de vista del cambio tecnológico y económico que trajeron los esteparios: nuevas formas de explotación de recursos que implicaron la transformación de los ecosistemas de la sierra. Trajeron la domesticación de los caballos, mientras que la agricultura y la ganadería habían venido anteriormente, del Mediterráneo Oriental.
  • El estudio de los animales tiene un foco específico. El ADN de los restos de vacas y caballos permite por ejemplo analizar el uso de distintas razas o su uso como animales domésticos durante un tiempo y/o como alimentos.
Portalón de Cueva Mayor

Portalón de Cueva Mayor

Sima de los Huesos

  • Ahora se está excavando un sector previo a la acumulación de fósiles humanos, como estudio geológico relativo a la evolución de la cueva.

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Novedades en Atapuerca 2015, desde dentro

Las excavaciones de este año en los distintos yacimientos de Atapuerca están en plena ebullición. Transcurrida la mitad de la campaña se habían extraído 1000 sacos de sedimentos, seguro que ya muchos más a día de hoy.

¿Qué se está “cociendo” en Atapuerca este año, qué se espera de esta campaña? La semana pasada tuve la oportunidad de verlo in situ, y recojo a continuación las novedades de cada yacimiento.

Sima del Elefante

  • Se está realizando un sondeo de 4 metros por debajo del TE 9, nivel donde apareció en 2007 la mandíbula de 1,2 Ma, con características que sugieren alguna relación con Homo erectus por su morfología, pero clasificada Homo sp por ahora. También se halló por debajo de la mandíbula, hace dos años en TE 8 una lasca que indica ocupación humana.
  • Hasta ahora principalmente han aparecido restos de fauna: hipopótamos, tortugas, águila pescadora, ciervo… que indican un clima templado en aquel periodo en torno a 1,2 Ma.
  • Se ha finalizado el estudio completo del nivel 9c, a publicar próximamente. El nivel superior del yacimiento TE 19 (asociado al Pleistoceno medio, 250 Ka.) también está listo para publicar una primera interpretación de la fauna, que vivía en un clima similar al actual.
Sima del Elefante

Yacimiento Sima del Elefante

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Historia de Homo antecessor

El 8 de julio de 2019 se cumplen 25 años de uno de los hitos más importantes en el ámbito de la evolución humana: el hallazgo en Gran Dolina (Atapuerca) de los primeros restos humanos que permitieron definir la especie Homo antecessor, publicada en mayo de 1997.

Homo antecessor

Homo antecessor. Réplica de ATD6-15 (fragmento de hueso frontal) y ATD6-69 (maxilar y cigomático izquierdo). Crédito: Roberto Sáez

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About the 17 skulls of Sima de los Huesos

The Atapuerca system in northern Spain is a unique place for human evolution. In particular, the cave ‘Sima de los Huesos’ is among the sites with the largest number of hominin fossils. For 30 years, more than 7,000 fossils from 29 individuals have been recovered, representing all parts of the skeleton. They are dated to 430,000 years, which makes them the oldest fossils with neandertal features. All the individuals belong to the same biological population, which is terribly valuable to analyse their variations, sexual differences and patterns of development.

In 2014 the analysis of the 17 skulls from Sima was published. 7 skulls of the collection had not been published before. This study came 21 years after the description of the first 3 skulls.

17 skulls Sima de los Huesos

The 17 skulls of Sima de los Huesos. Credit: Javier Trueba, Madrid Scientific Films

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