Proteínas sobrevivieron al ADN y desvelaron una rama perdida de la evolución humana

Las proteínas del esmalte dental de Homo erectus de aproximadamente 400.000 años conservaron información molecular que ya no es posible obtener del ADN de esos restos. El análisis del esmalte de seis dientes antiguos de distintas regiones de China reveló dos sustituciones de aminoácidos comunes, una de las cuales no se había observado antes en otras líneas humanas conocidas, y la segunda se detectó en denisovanos y en parte de los humanos modernos.

Los dientes proceden de Zhoukoudian, Hexian y Sunjiaodun, en el norte y el sur de China, y corresponden aproximadamente al mismo periodo del Pleistoceno medio. A pesar de la distancia geográfica y las diferencias en la estructura de los restos, las seis muestras presentan la misma sustitución A253G en la proteína ameloblastina (AMBN), que participa en la formación del esmalte dental.

El variante A253G no se había encontrado antes en denisovanos, neandertales, humanos modernos, Homo antecessor, Homo erectus de Dmanisi ni en otros primates estudiados. El análisis filogenético basado en las secuencias proteicas agrupó las muestras chinas en un solo clado, por lo que los autores consideran A253G como un posible rasgo molecular de poblaciones de Homo erectus de Asia oriental de aquel periodo.

El hallazgo también ayuda a resolver una larga controversia sobre dos dientes de Hexian. Las características morfológicas de esos dientes hacían presumir un parentesco con los denisovanos, sin embargo ambos ejemplares contienen A253G, al igual que los restos de Homo erectus de los otros dos lugares, y no coinciden en este rasgo con las muestras denisovanas analizadas. Los autores consideran que los datos proteicos apoyan la asignación de los dientes de Hexian a Homo erectus.

La segunda sustitución común, M273V en la misma proteína AMBN, resultó más relevante para reconstruir los contactos entre grupos humanos antiguos. Previamente se había encontrado ese variante en denisovanos, y la variante genética correspondiente rs564905233 se conserva en parte de la población humana actual. Su frecuencia alcanza aproximadamente el 21% en la muestra estudiada de Filipinas, 1,17% en India y 0,71% en Papúa Nueva Guinea, mientras que en la mayoría de las demás poblaciones analizadas el variante está ausente.

Los autores plantean que M273V pudo transferirse a los denisovanos desde una población emparentada con los Homo erectus de Asia oriental cuando ambos grupos coexistieron en Asia. Más tarde, parte de ese legado genético pudo pasar de los denisovanos a Homo sapiens como resultado del mestizaje. El estudio no demuestra que los seis individuos analizados fueran antepasados directos de los denisovanos o de los humanos modernos, sino que apunta a una posible fuente de uno de los componentes antiguos de su genoma.

Estudios genómicos previos mostraron que los denisovanos recibieron aproximadamente entre 0,5% y 8% de material genético de una línea humana mucho más antigua, cuyos antepasados se separaron de la línea común de humanos modernos, neandertales y denisovanos hace más de un millón de años. Alrededor del 15% de los tramos de ese origen antiguo podrían haber pasado más tarde de los denisovanos a algunas poblaciones de Asia y Oceanía. Los nuevos datos proteicos sitúan a Homo erectus entre los candidatos a ser la fuente de parte de ese legado, pero para confirmarlo se necesitarán hallazgos de otras regiones y periodos.

Fue posible obtener información molecular gracias a la estabilidad de las proteínas del esmalte dental. El ADN en restos de cientos de miles de años suele degradarse tanto que un análisis genético completo se vuelve imposible, mientras que fragmentos de proteínas pueden conservarse durante mucho más tiempo. Los investigadores extrajeron de cada diente entre 650 y 3.457 péptidos antiguos, pertenecientes a varias proteínas del esmalte.

Para trabajar con restos escasos aplicaron un método casi no destructivo de grabado ácido. Se limpiaba una pequeña porción de esmalte y luego se trataba brevemente con una solución débil de ácido clorhídrico para obtener péptidos sin perforar una parte apreciable del diente. El análisis posterior se realizó mediante espectrometría de masas en tándem, y las variantes de aminoácidos controvertidas se verificaron en distintos aparatos y con varios programas de procesamiento de datos.

Las proteínas también permitieron determinar el sexo de los individuos antiguos. A partir de los péptidos de la amelogenina, que difieren entre los cromosomas X e Y, cinco de los Homo erectus analizados resultaron ser varones y una muestra correspondió a una mujer. Este enfoque resulta especialmente útil para restos en los que no es posible determinar el sexo por la forma de los dientes o los huesos.

Antes del trabajo actual, la información molecular sobre Homo erectus era muy escasa. Fragmentos proteicos se habían obtenido anteriormente de un diente de aproximadamente 1,77 millones de años procedente de Dmanisi, pero las secuencias halladas no contenían variantes de aminoácidos que permitieran distinguir a Homo erectus de otras líneas humanas. Los seis dientes chinos proporcionan por primera vez un conjunto de rasgos moleculares compartidos con los que comparar distintas poblaciones de Homo erectus y buscar huellas de sus contactos con grupos humanos posteriores.

Los resultados muestran que las proteínas antiguas pueden llenar el gran vacío entre la paleontología y la genética allí donde el ADN ya no se ha conservado. Si variantes similares se encuentran en otros restos de Homo erectus, los investigadores podrán precisar mejor hasta qué punto diferían las poblaciones dispersas por Eurasia y qué parte de su legado algunas de ellas pudieron transmitir a los denisovanos y, a través de ellos, a los humanos modernos.