Castores, rinocerontes, denisovanos, Gigantopithecus y Homo antecessor

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La paleoproteómica es una disciplina de secuenciación de proteínas procedentes de especímenes antiguos, que está comenzando a explotarse de manera más extendida en los últimos años. Permite trazar relaciones evolutivas comparando entre individuos las proteínas que cumplen la misma función, de forma similar a como hace la genómica comparando regiones genéticas equivalentes. Como las proteínas son más estables que el ADN y no se degradan tan rápidamente, en algunos materiales fosilizados muy antiguos sí se pueden recuperar y estudiar proteínas, pero no ADN. Por ejemplo, los restos humanos más antiguos de los que se ha podido analizar el genoma son los de Sima de los Huesos (Atapuerca), de 430 ka (miles de años), mientras que ya se han estudiado proteínas de otros restos humanos de casi 1 Ma (millón de años), y ya hay intentos con restos de 1,77 Ma. Por tanto, esta técnica viene a ayudar a donde la paleogenómica no llega. Veamos varios casos destacados:

  • El cráneo de castor gigante Castoroides ohioensis. Datado en unos 12.000 años, fue encontrado en 1845 y estaba expuesto en el New York State Museum. El análisis publicado en 2016 de proteínas conservadas en los cornetes nasales, permite conocer la ubicación de esta especie dentro de Castoroidinae y su parentesco con otros representantes de esta subfamilia.
  • También se ha publicado en 2019 el estudio taxonómico de distintas aves a partir de las proteínas de los huesos de especies extinguidas (dodo, Raphus cucullatus, y alca gigante, Pinguinus impennis), así como de otros especímenes más recientes de distintas especies.
  • Un rinoceronte del género Stephanorhinus que vivía en Dmanisi hace 1,77 millones de años, conservaba proteínas en su esmalte dental que han ayudado a situarlo filogenéticamente como un grupo hermano del clado formado por el rinoceronte lanudo (Coelodonta antiquitatis) y el rinoceronte de Merck (Stephanorhinus kirchbergensis).
  • Se ha podido confirmar el vínculo filogenético de Gigantopithecus con Pongo, gracias al estudio de seis proteínas preservadas en el esmalte y la dentina de un molar de Gigantopithecus blacki de 1,9 Ma encontrado en la cueva china de Chuifeng. Los linajes de Gigantopithecus y del orangután (su pariente actual más cercano) se separaron hace unos 10 Ma. Ese molar ha proporcionado los restos moleculares más antiguos que se han podido secuenciar de un fósil.
  • También en 2019 se publicó una mandíbula denisovana de 160.000 años, hallada en en la cueva Karst Baishiya en Xiahe (China) a 3280 metros de altitud. Su pertenencia a dicha población humana se pudo determinar a partir de las proteínas de uno de sus molares.
  • Finalmente, en abril 2020 se ha publicado el estudio proteómico de un diente de Homo antecessor, un primer o segundo molar inferior permanente (espécimen ATD6-92) de unos 800 ka, el proteoma más antiguo de un hominino que se ha podido presentar hasta la fecha, que viene a reforzar la ubicación de este taxón muy relacionado (grupo hermano) con el último ancestro común de sapiens, neandertales y denisovanos.

En este mismo estudio sobre Homo antecessor también se analizó un primer molar superior (D4163) de un hominino de Dmanisi datado en 1,77 Ma, sin resultados concluyentes, pero su antigüedad genera una enorme expectativa sobre la posibilidad de investigar las proteínas conservadas en el esmalte dental, el tejido más duro en el esqueleto de los mamíferos, y obtener grandes resultados para enriquecer nuestro conocimiento sobre las relaciones filogenéticas en la evolución humana.

Abusando del tópico, esto es solo el comienzo… Los resultados satisfactorios que proporciona la paleoproteómica para la revisión de nuestra filogenia, está ya empujando a investigadores a explotar más esta disciplina. Uno de los retos será averiguar por fin qué fue Homo erectus, taxón que abarca una diversidad de especímenes procedentes de grandes regiones de Asia y África (si incluimos a Homo ergaster) y una enorme línea temporal de más un millón y medio de años.

He consultado a José María Bermúdez de Castro su opinión sobre si será aplicable la paleoproteómica sobre algún otro resto de Homo erectus, y si podríamos esperar una relación entre los erectinos asiáticos y Homo antecessor:

Estoy convencido de que ya se están haciendo análisis con otros dientes, y H. antecessor entrará en la comparativa. Los próximos años serán divertidos y habrá más de una sorpresa. Ya se encontraron proteínas en un rinoceronte de Dmanisi, así que también las habrá en los humanos. Es una lástima que el diente analizado [Welker F et al, 2020] era un trozo muy roto y contaminado. Por supuesto, hay una relación entre H. erectus y H. antecessor, porque comparten un antecesor común. Pero estoy convencido de que hay que ir muy atrás en el tiempo para encontrarlo. Quizá haya que llegar hasta la época de Dmanisi. Lo veremos, seguro.

Arriba izda: dientes ATD6-92 de Homo antecessor (Gran Dolina) y D4163 de Homo erectus (Dmanisi). Crédito: Welker F, Ramos-Madrigal J, Gutenbrunner P et al (2020). The dental proteome of Homo antecessor. Nature / Figuras b y c: mandíbula denisovana de Xiahe. Crédito: Chen F. et al (2019). A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau.

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Paleoantropología: novedades 4º trimestre 2019

Termina un año asombroso en cuanto a novedades. El último trimestre no ha decepcionado, sumando otras 22 que resumo a continuación. En total han sido ¡101 noticias! las que he ido destacando en este blog durante 2019. Pero vamos al grano…

  • Comenzamos por una de las últimas, con gran impacto mediático. Casi un siglo después de su hallazgo, los materiales de Homo erectus de Ngandong (isla de Java, Indonesia) han podido ser datados con precisión en 108-117 ka, empleando distintos métodos directos (series de uranio, luminiscencia y ESR) sobre los fósiles de los mamíferos del yacimiento. Sus dataciones iniciales fueron difíciles debido a la compleja estratigrafía del terreno y a la pérdida de información en la excavación original. Con la cronología revisada, estarían entre los representantes más recientes que existieron de Homo erectus, aunque no se puede afirmar que sean los últimos (ni siquiera en la propia isla de Java). Eso sí, por entonces los humanos modernos aún no habían alcanzado la isla, lo cual quita opciones a una posible coexistencia de ambas especies en este lugar [+info].

Cráneos hallados en Ngandong, Java, Indonesia. Crédito: Tim Schoon / University of Iowa

  • Otra revisión de los fósiles de Java, en este caso de 75 molares de homininos y de Pongo de Sangiran y Wajak, muestran una variabilidad que correspondería a la coexistencia y ocupación paralela de la isla de Java por 4 grupos distintos de homininos durante la transición del Pleistoceno inferior al medio [+info].
  • Vamos hacia atrás en el tiempo. A partir del tamaño de las cavidades del cráneo asociadas a las arterias de suministro, se ha estimado la tasa de flujo sanguíneo en partes del cerebro vinculadas con determinadas funciones cognitivas, dando como resultado una tasa mayor en los grandes simios actuales que en las especies de Australopithecus que tenían cerebros de igual o mayor tamaño. Si esto implica una mayor inteligencia en los grandes simios actuales, es algo difícil de afirmar porque realmente la «inteligencia» depende de muchos factores… [+info].

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La cueva Denisova y los «tesoros» del nivel 11: ¿quiénes fueron los autores?

La cueva Denisova, localizada en las montañas Altai, fue descubierta en el siglo XVIII y sus restos arqueológicos comenzaron a llamar la atención a partir de los años 1970s. Este lugar siberiano se ha hecho indudablemente célebre en el estudio de la evolución humana porque allí vivieron de forma intermitente tres grupos humanos: denisovanos, neandertales y humanos modernos. De los denisovanos solo conocemos unos pocos restos muy humildes pero que han conservado material genético, suficiente para permitir la identificación de este grupo tal vez como nueva especie humana (pendiente de definición), diferente a las otras dos especies con las que se encontró (y se hibridó).

Pero la cueva también se ha hecho famosa por la riqueza de sus hallazgos paleontológicos (al menos 66 especies de mamíferos y 50 de aves encontradas allí) y de su registro arqueológico, que está compuesto por los siguientes estratos:

  • Los niveles más antiguos (21 y 22) contienen artefactos de técnica Levallois, destacando rascadores y denticulados, que reflejan las etapas iniciales del Paleolítico medio.

    Profile in the main gallery of Denisova. Photo: Adam Van Arsdale

  • Los niveles 12 al 20 recogen útiles de muy distintos tipos característicos del desarrollo de la industria del Paleolítico medio en la región.
  • El nivel 11 se ha atribuido al Paleolítico superior inicial. Su datación es difícil y estaría delimitada entre los 30 ka (borde próximo al nivel superior 10) y los 50 ka (borde del nivel inferior 12). Suele estimarse una edad entre 40-45 ka para los materiales de este nivel. Además del trabajo en piedra, también contiene útiles y objetos de adorno hechos en marfil y hueso, como veremos a continuación.
  • Del nivel 9 proceden sobre todo artefactos tipo cuchillos del Paleolítico superior, así como herramientas compuestas con microlitos.
  • Finalmente, los niveles 0 al 8 abarcan distintas etapas del Holoceno, desde las edades de los metales hasta la Edad Media.

La profusión de artefactos en el registro de Denisova, abarcando un amplísimo rango temporal, otorga a esta cueva una gran importancia para comprender la evolución cultural durante el Paleolítico en el norte y el centro de Asia. Pero, además, la impresionante colección de objetos del nivel 11 (casi medio centenar de objetos publicados, hechos de marfil de mamut, dientes de otros animales hervíboros y carnívoros, cáscara de huevo, huesos alargados, concha de molusco, piedras singulares…) permiten caracterizar aspectos de la vida social y cultural del Paleolítico superior inicial. Algunos de estos «tesoros» se describen a continuación:

Figurita zoomorfa (“león”)

Mide 42x8x11 mm. Fabricada en marfil traído posiblemente desde una larga distancia. Por su similitud con otras figuritas del Auriñaciense en Alemania (35-40 ka), se ha interpretado como un fragmento de león cavernario (Panthera spelaea) que conserva sus patas traseras, pero no las delanteras, ni la cabeza. En ambos lados del cuerpo tiene numerosas líneas grabadas en grupos de cuatro, que podría ser el pelaje, y toda la pieza está pulida. Las patas están dobladas con una postura que sugiere que el animal está corriendo, saltando o preparándose para saltar. El vientre tiene restos de ocre.

“Lápiz” de hematita y piedra de mármol con restos de ocre

Una lasca de hematita que se emplearía para grabar marcas de color marrón rojizo a modo de “lápiz”, y un guijarro de mármol con presencia de restos de ocre, que podrían estar asociados con el zoomorfo descrito anteriormente.

(Arriba, izquierda) Cave lion from the Denisova Cave & (Abajo) Coloured ‘pencil’ and marble pebble with traces of ocher. Credit: SB RAS Institute of Archeology and Ethnography. (Arriba, derecha) Cave lion and hybrid “lion-man” representations from the Swabian Aurignacian. 1, 2, 4, 5: Vogelherd, 3: Hohle Fels, 6: Geissenklösterle, 7: Hohlenstein-Stadel. Unscaled. Credit: J. Lipták and H. Jensen (University of Tübingen), Y. Mühleis (Landesamt für Denkmahlpflege BadenWürttemberg, Regierungspräsidium Stuttgart), University of Tübingen and Museum Ulm. Courtesy of Kurt Wehrberger.

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Paleoantropología: novedades 3er trimestre 2019

Sin llegar a las 32 del trimestre anterior, pero este tercer trimestre del año no se queda atrás en cuanto a novedades publicadas en esta apasionante ciencia. Aquí va el resumen de 27 de ellas:

  • Comenzamos por MRD VP-1/1, el primer cráneo casi completo conocido de Australopithecus anamensis, y primera vez que podemos poner cara a un miembro de esta especie. El análisis de su morfología parece confirmar la posición filogenética de Au. anamensis entre Ardipithecus ramidus y Au. afarensis, aunque la datación de los materiales de Au. anamensis y Au. afarensis pone de manifiesto que ambas especies tal vez coexistieron unos 100.000 años, y pone en duda que la primera dio lugar a la segunda por anagénesis [+info].

Cráneo MRD y reconstrucción. Crédito: The Cleveland Museum of Natural History

  • Recordemos a Little Foot (Stw 573), el esqueleto más completo de Australopithecus, hallado en Sterkfontein tras un laborioso trabajo de extracción de la roca cementada durante muchos años. El estudio de los huesos largos de Little Foot concluye que las proporciones brazos/piernas coinciden con las de Lucy, y por tanto descarta una explicación alométrica para el elevado índice humerofemoral de Lucy, como en ocasiones se ha planteado. En vez de eso, el estudio propone una evolución de las extremidades en dos fases: 1) un modesto aumento de la longitud de las piernas y un acortamiento simultáneo del antebrazo en Ardipithecus y Australopithecus ; 2) un considerable alargamiento de las piernas junto con una disminución de los brazos en Australopithecus y Homo sapiens [+info].
  • El análisis de las acumulaciones cíclicas de litio en dos especímenes infantiles de Australopithecus africanus de Sterkfontein, indica que se alimentaban casi exclusivamente de la leche materna hasta los 6-9 meses después de nacer, y después del año nuevamente en las estaciones secas ante la ausencia de alimentos. El periodo de lactancia en esta especie es más comparable al de los humanos modernos, que al de los chimpancés actuales (más largo) [+info].
  • Un conjunto de herramientas de la formación Dawqara en Zarqa Valley (Jordania), datadas en 2,48 Ma, constituyen la presencia más antigua de homininos fuera de África [+info]. Este hallazgo se une otras evidencias humanas sorprendentemente antiguas que hemos conocido en meses anteriores: las herramientas de Ain Boucherit (Argelia) de 2,4 Ma y las de Shangchen (China) de 2,12 Ma.

Dawqara. Credit: Scardia G et al (2019)

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Paleoantropología: novedades 2º trimestre 2019

Este ha sido un trimestre cargadísimo de avances en nuestro conocimiento sobre la evolución humana. He recopilado ¡32! y no recuerdo ningún otro resumen periódico con tantas… En realidad, ojalá el número siga creciendo y tenga que “quejarme” en más ocasiones.

  • Para empezar, destaco importantes hallazgos en Asia, continente con muchos huecos que rellenar todavía en el registro fósil humano. Vivimos la presentación de una nueva especie, Homo luzonensis, definida a partir de 13 fósiles procedentes de la cueva de Callao, al norte de la isla de Luzón (Filipinas): dientes, huesos de las manos y los pies, y un fragmento de fémur, que pertenecieron al menos a 3 individuos (2 adultos y 1 niño). Se han datado por series de uranio un metatarsiano descubierto en 2007 en 67 miles de años (ka), y un diente en 50 ka. Los dientes son muy pequeños, recuerdan a los de Homo floresiensis o humanos modernos en su tamaño y estructura simple, pero recuerdan a dientes de australopitecinos en el esmalte y las raíces. Las falanges de manos y pies son curvadas y tienen aspecto primitivo, similares a los de los australopitecinos, la del pie presenta signos de fuertes inserciones musculares para la flexión. Sugieren una adaptación a la vida arbórea: una reliquia, curiosa retención de rasgos de los humanos de que descienden [+info].

Fossil remains of H. luzonensis from Late Pleistocene sediments at Callao Cave. Credit: Détroit, F. et al. (2019) Nature

  • Hasta ahora los únicos restos que teníamos de los denisovanos eran 5 fósiles procedentes de la cueva de Denisova (Siberia, Rusia): 3 dientes, 1 falange de dedo y 1 fragmento de parietal. Es mayo se publicó una mandíbula de 160 ka de antigüedad perteneciente a esa especie y hallada en en la cueva de Karst Baishiya en Xiahe (China) a 3280 metros de altitud. Este espécimen muestra que los denisovanos se adaptaron a ese ambiente escaso en oxígeno, mucho antes de que Homo sapiens llegara a la región. La mandíbula de Xiahe representa por ahora el hominino mas antiguo en la meseta tibetana [+info].

The Xiahe mandible (a, b, d, e, views after digital removal of the adhering carbonate matrix). Credit: Chen F. et al (2019). A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau

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