#yomequedoencasa material didáctico

Las proteínas de "Homo antecessor"


Por José María Bermúdez de Castro Risueño / Profesor de Investigación en el CENIEH de Burgos y codirector de las investigaciones en Atapuerca

Una nueva ventana hacia el paisaje evolutivo de la humanidad

El día 1 de abril la prestigiosa revista Nature ha dado a conocer un trabajo de enorme trascendencia, no solo para las investigaciones en los yacimientos de la sierra de Atapuerca sino para el futuro de los estudios sobre evolución humana. Este artículo es pionero en la detección y análisis de las proteínas conservadas en dientes de fósiles de homininos y abre el camino hacia un futuro muy prometedor en el análisis de nuestros orígenes. Este honor ha correspondido a la especie Homo antecessor, para alegría de todos los miembros del proyecto de excavaciones e investigaciones en Atapuerca.

Parece mentira, pero hemos de retroceder casi 26 años en el tiempo para contar lo que sucedió la mañana del 8 de julio de 1994 en la sierra de Atapuerca. Aquel día aparecieron los primeros restos humanos durante la ejecución de un sondeo de pocos metros cuadrados en el llamado estrato Aurora del nivel estratigráfico 6 (TD6) de la cueva de la Gran Dolina de un millón y medio de años. Las sucesivas dataciones del nivel TD6 de este yacimiento, y en particular de ese estrato, han ido consolidando una antigüedad de entre 800.000 y 850.000 años para los fósiles obtenidos en él. En aquel momento, histórico para el Proyecto Atapuerca y para el estudio de nuestros orígenes, supimos que la primera colonización europea había sucedido al menos 300.000 años antes de lo que asumía la ciencia oficial. Aún tendríamos ocasión de saber que esa primera colonización se remonta a un período muy anterior al millón de años; pero esa es otra historia.

Tras un estudio concienzudo de los fósiles humanos, la industria lítica y los restos fósiles de macro y micromamíferos hallados en aquella excavación del nivel TD6, el Equipo de Investigación de Atapuerca (EIA) publicó un primer artículo en la prestigiosa revista Science. No era para menos. Habíamos cambiado el paradigma sobre la primera colonización del continente europeo. Pero las alegrías no quedaron ahí. En la campaña de 1995 aparecieron varios dientes incluidos en lo que parecía ser el maxilar superior de uno de aquellos humanos. Tras un largo y laborioso proceso de restauración quedó al descubierto la mitad del rostro de un chico o una chica de unos diez años de edad. Tenía una similitud extraordinaria con la cara de Homo sapiens, una revelación inesperada que nos fue empujando poco a poco a la decisión de nombrar una nueva especie del género Homo. Llevar a cabo esta decisión fue una verdadera osadía, puesto que la última especie de nuestro género (Homo habilis) se había publicado en 1964 y había tardado más de una década en ser aceptada por la comunidad científica. Una vez decidido el nombre que daríamos a la nueva especie y tras dos años de estudios pormenorizados, el 30 de mayo de 1997 se publicó la diagnosis y descripción de Homo antecessor. Y no fue esta la única decisión audaz del Equipo, sino que vino acompañada por la propuesta de que esta especie podría haber sido el último ancestro común de los neandertales (Homo neanderthalensis) y de los humanos modernos (Homo sapiens).

Si la especie tuvo una acogida bastante fría por parte de nuestros colegas, la segunda propuesta fue literalmente rechazada desde un principio. Se buscaba desde hacía pocos años ese último ancestro común, que muy probablemente se habría originado en África (la cuna de nuestra especie). Pensar que ese ancestro podía estar en la península ibérica resultó poco menos que la ocurrencia de un equipo español que comenzaba a despuntar por sus hallazgos en la sierra de Atapuerca. Es más, con la llegada de los primeros datos sobre el ADN fósil, los genetistas situaron la divergencia de los neandertales y los humanos modernos en unos 400.000 años. Esa antigüedad no favorecía precisamente nuestra hipótesis de 1997, toda vez que Homo antecessor se remontaba a un período de entre 800.000 y 900.000 años.

En 2001, el EIA acometió un segundo sondeo algo más extenso en el yacimiento de Gran Dolina, que en 2003 alcanzó de nuevo el nivel TD6. Durante tres años se obtuvieron más de medio centenar de nuevos restos fósiles de Homo antecessor, algunos muy completos y con una notable cantidad de información. Los nuevos hallazgos generaron estudios muy pormenorizados de las diferentes partes anatómicas, que han formado parte de varias tesis doctorales y de un número importante de publicaciones científicas. Además de los caracteres que ligan a la especie Homo antecessor con la nuestra, se identificaron caracteres dentales y óseos compartidos con los neandertales y sus ancestros del Pleistoceno medio. Aunque resultaba una temeridad enfrentarse de nuevo a la comunidad científica volviendo a proponer a Homo antecessor como el último antecesor común de neandertales y humanos modernos, poco a poco se consolidó la idea de que la especie de Gran Dolina tuvo algún tipo de relación con el origen de nuestra especie y con la de los neandertales. Los genetistas fueron retrasando el origen del último ancestro común y llegaron a poner el límite temporal inferior en 765.000 años, muy cerca ya de la antigüedad de Homo antecessor.

El descubrimiento de nuevos fósiles en África y Europa, la mejora en las dataciones de varios yacimientos, el estudio del clima del pasado, el progreso en las investigaciones del ADN de los fósiles y los estudios cada vez más precisos de los restos humanos de Gran Dolina, nos llevó a proponer una nueva hipótesis. Hace en torno a un millón de años pudo surgir una población emergente, derivada de la corriente general de la evolución humana, que a la postre resultaría la “madre” de varias de las especies que poblaron África y Eurasia desde finales del Pleistoceno inferior hasta la actualidad. Por razones biogeográficas y climáticas, el origen de esa población madre podría situarse en el suroeste de Asia y en particular en el llamado Corredor Levantino. Este corredor natural, situado entre el mar Mediterráneo y varias regiones actualmente desérticas, conecta África con Eurasia. Además, durante largos períodos de tiempo y coincidiendo con las glaciaciones del hemisferio norte, el suroeste de Asia reverdecía y se transformaba en una región muy favorable para la biodiversidad y la formación de nuevas especies. Es muy posible que una de las primeras derivadas de esa madre común fuera Homo antecessor, precisamente porque su morfología nos muestra la “cara humana” más antigua que se conoce y por la identificación de caracteres que mucho más tarde heredarían los neandertales. Si Homo antecessor no fue la especie que dio lugar a los neandertales y los humanos modernos, es evidente que estuvo estrechamente relacionada con su origen.

Hace ya más de tres años, quien escribe estas líneas tuvo ocasión de conocer al investigador italiano Enrico Capellini. Este científico llevaba poco tiempo desarrollando una línea de investigación sobre paleoproteómica en la Universidad de Copenhague, convencido de que podía encontrar proteínas en fósiles muy antiguos. El ADN recuperado apenas era capaz de conservarse más allá de los 50.000 o 60.000 años. El hallazgo de ADN nuclear en los fósiles humanos obtenidos en el yacimiento de la Sima de los Huesos había supuesto uno más de los “milagros” científicos aportados por los yacimientos de la sierra de Atapuerca. Pero superar la barrera de los 400.000 años ya suponía un reto muy complicado, si no imposible. Así que Enrico Capellini quiso convertirse en uno de los pioneros en buscar evidencias genéticas más allá de la antigüedad permitida por el ADN. Las proteínas podían suponer una buena oportunidad. No tuve inconveniente en confiarle a Enrico unas cuantas astillas de huesos conservadas en las llamadas “bolsas de nivel”, que contienen supuestos restos milimétricos de fósiles humanos mezclados con los de otras especies y que no se pueden identificar. Además, le confié un pequeño fragmento de diente humano, que había servido tanto para averiguar la velocidad de formación del esmalte en Homo antecessor como para determinar la única datación de esta especie realizada con un resto fósil humano del nivel TD6. El trocito de diente, que se había identificado como un posible molar inferior, ya no daba para más, así que bien podía ser utilizado para un nuevo reto y confiar en que pudiesen identificarse proteínas del esmalte.

Desde hace muchos años se sabe que el esmalte contiene aproximadamente un 2% de materia orgánica, formada sobre todo por las proteínas que no se han transformado en cristales de hidroxiapatita. Este mineral se forma durante el desarrollo de los dientes a partir de un proceso complejo en el que intervienen los ameloblastos, y cuyo “combustible” principal son las amelogeninas, enamelinas, ameloblastinas y tuftelinas. Estas proteínas, que se codifican gracias a genes situados en los cromosomas 1 (TUFT1), 4 (ENAM y AMBN), X (AMELX) e Y (AMELY), están formadas por una serie de aminoácidos cuya composición es variable en función de las mutaciones que han experimentado estos genes a lo largo de la evolución de los mamíferos. Las proteínas que no se transforman en hidroxiapatita actúan a modo de cemento para unir los llamados prismas del esmalte y contribuyen a conferir una gran dureza a este tejido dental. Ahora ya sabemos que estas proteínas pueden conservarse durante mucho tiempo, a pesar de que los restos de los mamíferos hayan experimentado un proceso muy avanzado de fosilización.

Los resultados del análisis de proteínas fueron negativos en los restos óseos de las bolsas de nivel, pero no tardé mucho en saber que, en cambio, el fragmento de diente había dado resultados positivos. Mediante el uso de un espectrómetro de masas se había podido identificar una cantidad significativa de la matriz orgánica de proteínas del esmalte del pequeño fragmento de diente. Los primeros análisis indicaban que Homo antecessor tenía una secuencia de aminoácidos peculiar en sus proteínas dentales, que reforzaba su identidad como especie, al mismo tiempo que la ligaba de manera muy estrecha con neandertales, denisovanos y humanos modernos. Aún debieron pasar muchos meses, que se me hicieron eternos, para saber que un segundo laboratorio de la Universidad Pompeu Fabra y el Instituto de Biología Evolutiva del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de Barcelona confirmaban los resultados. La elaboración de un texto para la revista Nature ha llevado varios meses interminables, como corresponde a un trabajo de alto nivel capaz de sobrepasar las fronteras de lo conocido por la ciencia. Pero el resultado final ha merecido la pena.

Ahora ya sabemos que, a nivel molecular, los humanos de Gran Dolina tienen características exclusivas en sus proteínas del esmalte, que son muy similares a las de los denisovanos, a las de los neandertales y a las nuestras. Las proteínas del esmalte permiten unir en un único grupo muy próximo a Homo sapiens (S), Homo neanderthalensis (N) y a los denisovanos (D). Todos estos humanos hibridaron entre sí y está claro que en su genoma llevaron (llevamos) una pequeña parte de los genes que caracterizaron a Homo antecessor. Por el momento, la especie de Gran Dolina es la más próxima al grupo DNS y la secuencia de sus proteínas del esmalte ha abierto una nueva ventana al pasado por la que entrará aire nuevo y limpio. Los próximos años nos abrirán los ojos a descubrimientos extraordinarios.