Hacia el primer borrador del genoma neandertal

El linaje humano fue antaño un gran arbusto evolutivo poblado por numerosas especies, todas las cuales se extinguieron excepto una -la nuestra, obviamente-. Si ahora somos excepcionales es porque somos únicos. Todas las visiones filosóficas, cosmogónicas y religiosas de las sociedades humanas a lo largo de la historia se han basado en este sentimiento de unicidad. Pero esta soledad se está terminando. Un proyecto científico que parece imposible, el proyecto Genoma Neandertal, proporcionará este año el primer borrador genómico de una especie humana extinguida, los neandertales. El conocimiento científico generado por este proyecto nos llevará a replantearnos el significado mismo del concepto de humanidad y nos definirá como especie hasta en el detalle más pequeño, hasta el último gen.

Los neandertales eran una especie humana que vivió en Eurasia hace entre unos 400.000 y unos 28.000 años, cuando se extinguió tras la llegada de los humanos modernos a Europa, procedentes de África, hace 40.000 años. Fue, sin duda, el proceso de contacto más largo y extenso entre dos especies humanas diferentes, y el último de tales acontecimientos, si exceptuamos el probable y posterior encuentro de nuestros antepasados con el extraño hobbit de la isla indonesia de Flores.

Tenían un físico distintivo, que parece reflejar su adaptación al frío: la mitad central de su cara se proyectaba hacia delante, formando una nariz sin parangón en la humanidad actual, no tenían mentón y mostraban unos gruesos rebordes óseos por encima de los ojos que les conferían un aspecto primitivo. En cambio, su capacidad craneal era tan grande como la nuestra e incluso más, aunque su cráneo era más alargado y bajo que el nuestro. Eran espectacularmente fuertes y robustos, y poseían un torso grande respecto a sus extremidades (lo que es una manera de tender a la esfericidad y de conservar así el calor corporal). Es evidente que esta morfología, modelada evolutivamente, debe de verse reflejada a nivel genético.

El estudio genético de los neandertales progresa en dos frentes complementarios. Por una parte, las nuevas técnicas de secuenciación masiva producen de forma inespecífica centenares de miles de secuencias de ADN cada día. Se trata de técnicas metagenómicas (llamadas así cuando se secuencian muestras en las cuales no han podido aislarse los organismos que las componen), porque los huesos de neandertal contienen no sólo restos del material genético de su propietario, sinó también ingentes cantidades de ADN microbiano que ha colonizado el resto óseo. Las secuencias de origen humano se identifican informáticamente comparándolas con las bases de datos genéticos existentes, y se descartan aquellas que son de origen bacteriano, fúngico o simplemente desconocido (estas últimas ocupan el porcentaje más alto, cercano al 80%). Los porcentajes de ADN neandertal son abrumadoramente bajos y por tanto el proceso es extremadamente ineficiente: aunque en algunas muestras del yacimiento croata de Vindija llegan al 2-4%, en las del yacimiento asturiano de El Sidrón, estos valores no pasan por ahora del 0,4%. Aún así, por el momento se ha generado cerca del 3% del genoma, lo que significa que se han obtenido unos 90 millones de nucleótidos (elementos químicos básicos de la cadena de ADN) del total de 3.200 millones que componen el genoma. Aunque el trabajo se está llevando a cabo con una tecnología denominada pirosecuenciación 454 (de la compañía Life Sciences), en un futuro próximo se probarán dos nuevas plataformas tecnológicas de otras compañías, la de Solexa-Illumina y la de Applied-Solid, que aumentaran mucho más la capacidad de tipaje, y podrán llegar a secuenciar un genoma humano entero en un par de días. Estas tecnologías no sólo serán cruciales para la recuperación de genomas extinguidos, sino también para lo que nos depara el futuro: la genómica individualizada. Precisamente el año pasado se publicaron los dos primeros genomas humanos personales, el de Craig Venter y el de Jim Watson.

Por otra parte, se están analizando de forma específica genes de neandertal que puedan ser de interés evolutivo. Eventualmente, la secuenciación masiva obtendrá todo el genoma, pero mientras tanto, y considerando que los genes constituyen sólo cerca del 1,5% del total, es interesante adelantarse. Para este fin concreto, en el que el yacimiento de El Sidrón juega un papel clave, se recuperan pequeños fragmentos de ADN mediante la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa o PCR. Con este procedimiento, se han recuperado por primera vez secciones de dos genes. El FOXP2, implicado en el lenguaje, resultó ser idéntico en neandertales y humanos modernos. El MC1R, implicado en el color del cabello y de la piel, ha mostrado que al menos algunos neandertales eran pelirrojos, aunque por mutaciones diferentes a las que tienen los humanos pelirrojos actuales. No cabe duda que la gran repercusión internacional de este estudio está relacionada con la posibilidad de conocer rasgos externos, que son aquellos en los que se basan los conceptos de identificación de grupo y también de individualidad.

La única limitación de esta aproximación específica, aparte de las obvias dificultades técnicas debido a la degradación del material genético original, estriba en la cantidad de extracto de hueso que se consume. Hay que hacer notar que, aparte de las cadenas de ADN del fragmento concreto que recuperamos, el resto de la muestra, que posiblemente contiene millones de otros fragmentos genómicos, se pierde para siempre. La contrapartida es, sin embargo, un panorama científico maravilloso. Estamos en disposición de seleccionar genes relacionados con aspectos físicos externos de los neandertales, con sus capacidades cognitivas, con su fisiología, su metabolismo o su inmunidad innata, y de conocer rasgos de los neandertales que nunca encontraremos conservados en el registro fósil.

Para este año que empieza, podemos esperar la obtención del genoma mitocondrial (un pequeño genoma circular de 16.500 nucleótidos que se halla dentro de las mitocondrias, fuera del núcleo celular) entero de los neandertales. Como hay varios miles de mitocondrias en cada célula (con un único genoma en su núcleo), el genoma mitocondrial se halla sobre-representado en la secuenciación metagenómica. En un estudio llevado a cabo a partir de pelos de mamut y publicado en Science el año pasado, se obtuvieron genomas mitocondriales completos con apenas el 1% del genoma nuclear. Conoceremos también otros genes que nos informarán de aspectos específicos de los neandertales. Cada uno de ellos será una notícia científica sensacional, entre otras cosas porque se ha estado especulando sobre algunos de estos rasgos durante más de 150 años, sin esperanzas reales de conocerlos nunca. Estamos dejando atrás el pasado de la ciencia que estudia el pasado.

Con el 3% del genoma, el debate sobre si los neandertales contribuyeron genéticamente a los humanos modernos (más allá de la obviedad de que compartimos con ellos una semejanza de quizás el 99,5% del genoma), quedará definitivamente zanjado. Y todo indica que la respuesta va a ser negativa. Hay que recordar que a lo largo del tiempo la morfología ha sido incapaz de solucionar este debate.

Cuando esté terminado el primer borrador del genoma neandertal, a finales de 2008 o principios de 2009, el trabajo científico apenas habrá empezado. Habrá que estudiar qué implican los cambios genéticos que hayamos podido encontrar en cada uno de los 25.000 genes, y habrá que estudiar la propia diversidad dentro de los neandertales. Encontraremos cambios genéticos que únicamente estarán presentes en su genoma (como la variante pelirroja del MC1R) y que nos hablarán de su propia historia evolutiva; encontraremos cambios genéticos que estarán compartidos por humanos modernos y neandertales (como los asociados al gen FOXP2) y que por tanto provendrán del antepasado común de ambas especies, hace medio millón de años. Finalmente, encontraremos aquellos cambios, quizás únicamente un millón de nucleótidos, que serán exclusivos de nuestra especie. Aunque sea por exclusión, estos datos genéticos nos ayudarán a definirnos de forma científica y nos permitirán ser, finalmente, nosotros mismos.

DATOS DE INTERÉS

El proyecto Genoma Neandertal se lanzó oficialmente el 20 de julio del año 2006, mediante una colaboración entre Svante Pääbo –director del departamento de Genética Evolutiva del instituto Max Planck de Leipzig- y la compañía tecnológica 454 Life Sciences. El 20 de marzo de 2007 se hizo pública la entrada de los restos de El Sidrón en el proyecto. El proyecto de excavación de la cueva de El Sidrón, que tiene lugar desde el año 2000, está financiado por el gobierno autonómico del Principado de Asturias. Los responsables de la excavación son Javier Fortea y Marco de la Rasilla (Universidad de Oviedo), el responsable del estudio paleontológico es Antonio Rosas (Museo Nacional de Ciencias Naturales de Madrid), y el responsable del estudio paleogenético es Carles Lalueza-Fox (Universidad de Barcelona).