Avui els vull explicar
què podem aprendre de l'estudi del genoma
de persones vives
i d'humans extints.
Però abans d'això,
vull recordar breument una cosa que ja saben:
que els nostres genomes, el nostre material genètic,
està emmagatzemat en les cèl lules del cos, en els cromosomes,
en forma d'ADN,
la famosa molècula de doble hèlix.
La informació genètica
està continguda en forma de seqüència
de 4 bases
abreujades amb les lletres A, T, C i G.
La informació està dues vegades:
una a cada cadena;
cosa important
ja que quan es formen noves cèl lules aquestes cadenes es separen
i es sintetitzen noves cadenes a partir de les velles
en un procés gairebé perfecte.
Però, és clar, en la natura res
és totalment perfecte
així que de vegades es comet un error
i s'incorpora una lletra errònia.
Podem veure el resultat
d'aquestes mutacions
quan comparam seqüències d'ADN
entre els presents a la sala, per exemple.
Si comparem el meu genoma amb el de vostès
aproximadament unes 1.200 o 1.300 lletres
seran diferents entre nosaltres.
I aquestes mutacions s'acumulen
de forma regular en funció del temps.
Així, si afegim un ximpanzé, veurem més diferències.
Més o menys una de cada 100 lletres
es diferent de les del ximpanzé.
I si a un li interessa la història
d'un fragment d'ADN, o de tot el genoma,
es pot reconstruir la història de l'ADN
amb aquestes diferències observades.
En general representem les idees d'aquesta història
amb arbres com aquest.
En aquest cas és molt simple.
Les dues seqüències d'ADN humà
es remunten a un ancestre comú molt recent.
Més enrere hi ha el que compartim amb els ximpanzés.
I pel fet que aquestes mutacions
ocorren més o menys en funció del temps
podem transformar aquestes diferències
per estimar el temps passat des
en el qual aquests dos humans, en general,
compartien un ancestre comú fa mig milió d'anys
i, amb els ximpanzés,
està en l'ordre dels 5 milions d'anys.
El que ha passat en els últims anys
és que han sorgit tecnologies
que permeten veure molts, molts fragments d'ADN molt ràpidament.
Per això ara podem, en qüestió d'hores,
determinar tot un genoma humà.
Tots tenim, clar, dos genomes humans:
un de les nostres mares i un dels nostres pares.
Tenen una longitud d'unes 3.000 milions de lletres.
I descobrirem que els meus dos genomes,
o un genoma meu que volem utilitzar,
tindrà unes tres milions de diferències,
en aquest ordre.
I després també un pot començar
a descriure la distribució d'aquestes
diferències genètiques en el món.
I en fer-ho
trobem una certa variació genètica a l'Àfrica.
I si mirem fora d'Àfrica
trobem menys variació genètica.
Això és sorprenent, per descomptat,
perquè hi ha de 6 a 8 vegades menys gent
que viu dins que fora d'Àfrica.
Tot i així, les persones d'Àfrica
tenen més variació genètica.
A més, gairebé totes aquestes variants genètiques
que veiem fora d'Àfrica
tenen seqüències d'ADN més estretament relacionades
que les d'Àfrica entre si.
Però si mirem a dins Àfrica
hi ha una component de variació genètica
que no té parents propers fora.
El model que explica això diu
que una part de la variació africana, però no tota,
va sortir a colonitzar la resta del món.
Aquests mètodes per datar les diferències genètiques
han portat a la idea
que els humans moderns,
humans que en essència són indistingibles de vosaltres i de mi,
han evolucionat a l'Àfrica fa molt poc;
fa entre 100 i 200 mil anys.
I després, fa entre 100.000 i 50.000 anys,
van sortir d'Àfrica
per colonitzar la resta del món.
Per això sovint m'agrada dir
que, des d'un punt de vista genòmic,
tots som africans.
Actualment, o bé vivim a Àfrica
o hem fet un exili molt recent.
Una altra conseqüència
d'aquest origen recent dels humans moderns
és que les variants genètiques
en general es distribueixen àmpliament en el món,
en molts llocs,
i tendeixen a variar com a gradients,
si més no vistes a vol d'ocell.
I atès que hi ha moltes variants genètiques
i tenen diferents gradients,
vol dir que si determinem una seqüència d'ADN
- un genoma individual -
podem estimar amb precisió
d'on ve una persona,
atès que els seus pares o avis
no s'han mogut massa.
Però, significa això,
com molta gent sol pensar,
que hi ha grans diferències genètiques entre grups de persones -
entre continents, per exemple?
Bé, també podem començar a fer-nos aquestes preguntes.
Hi ha, per exemple, un projecte en curs
per fer la seqüència de 1.000 individus --
dels seus genomes-- provinents de diferents parts del món.
S'han seqüenciat 185 africans
de dues poblacions d'Àfrica.
S'han seqüenciat també quantitats similars
a Europa i la Xina.
I podem començar a comptar les variacions que trobem,
quantes lletres varien,
en almenys una d'aquestes seqüències individuals.
I és molt: 38 milions de posicions variables.
Però podem preguntar-nos: hi ha diferències absolutes
entre africans i no africans?
Potser la majoria de nosaltres
pensa que hi ha una gran diferència.
I per diferència absoluta
vull dir una diferència
que la gent d'Àfrica tingui en una posició
en la qual tots els individus, el 100%, tingui una lletra concreta
i tots fora d'Àfrica tinguin una altra lletra.
I la resposta a això, entre aquests milions de diferències,
és que no hi ha cap d'aquestes posicions.
Això pot ser sorprenent.
Potser un individu estigui mal classificat.
Per això podem relaxar el criteri una mica
i dir: quantes posicions trobem
en les quals el 95% de la gent d'Àfrica tingui
una variant,
i el 95% tingui una altra variant,
i aquest nombre és 12.
Això és molt sorprenent.
Això vol dir que en mirar a la gent
i veure una persona d'Àfrica
i una d'Europa o Àsia
no podem, per una sola posició en el genoma i amb una precisió del 100%,
predir la seva càrrega genètica.
I només per 12 posicions
podem esperar estar un 95% segurs.
Això pot sorprendre
perquè podem, per descomptat, mirar a aquesta gent
i dir molt fàcilment d'on vénen ells o els seus ancestres.
Ara bé, això significa
que aquests trets que mirem
i veiem tan fàcilment ...
trets facials, color de pell, estructura del cabell ...
no estan determinats per gens simples de gran efecte
sinó per moltes variants genètiques diferents
que semblen variar en freqüència
entre diferents parts del món.
Hi ha una altra cosa respecte d'aquests trets
que observem molt fàcilment en cada un
que crec val la pena considerar,
i és que, en sentit molt literal,
estan realment en la superfície dels nostres cossos.
Són, com acabem de dir,
trets facials, estructura del cabell, color de pell.
També hi ha una sèrie de característiques
com aquelles que varien entre continents
que tenen a veure amb el metabolisme dels aliments que ingerim,
o amb la forma en que
actua el sistema immune sobre els microbis
que tracten d'envair els nostres cossos.
Però totes aquestes són parts del cos
que interactuem directament amb l'entorn,
en confrontació directa, si es vol.
És fàcil imaginar
com en particular aquestes parts del cos
es van veure ràpidament influïdes per la selecció de l'entorn
i van desplaçar les freqüències de gens
implicades en elles.
Però si mirem en altres parts del cos
les quals no interactuem directament amb l'entorn
- Ronyons, fetges, cors -
no hi ha manera de dir
només mirant aquests òrgans,
de quin lloc del món vénen.
Hi ha una altra cosa interessant
que ve d'aquesta apreciació
que els humans tenen un origen comú recent a l'Àfrica,
i és que quan van sorgir aquests humans
fa uns 100.000 anys
no estaven sols al planeta.
Rondaven altres formes d'éssers humans;
potser els més famosos eren els neandertals -
- aquestes formes humanes robustes
de l'esquerra, comparades
amb els esquelets moderns de la dreta -
que van existir a l'oest d'Àsia i a Europa
des de fa centenars de milers d'anys.
Així que una pregunta interessant és:
Què va passar quan ens vam trobar?
Què els va passar als neandertals?
I per començar a respondre aquestes preguntes,
el meu grup de recerca -- des de fa més de 25 anys --
treballa en mètodes d'extracció d'ADN
de restes de neandertals
i animals extints
que tenen desenes de milers d'anys.
Per tant això implica moltes qüestions tècniques
sobre la forma d'extreure l'ADN,
de com convertir-lo en alguna cosa que es pugui seqüenciar.
Cal treballar amb molta cura
per evitar la contaminació dels experiments
amb l'ADN d'un mateix.
I això, juntament amb aquests mètodes
que permeten seqüenciar moltes molècules d'ADN molt ràpidament,
ens va permetre, l'any passat,
presentar la primera versió del genoma neandertal,
de manera que tots
puguin veure, a Internet, el genoma Neandertal
o almenys el 55% d'aquest
que hem pogut reconstruir fins ara.
I podem començar a comparar-lo amb els genomes
de la gent d'avui dia.
I una pregunta
que potser volem fer
és: què va passar quan ens vam trobar?
Ens vam hibridar o no?
I la manera de respondre aquesta pregunta
és mirar els Neandertals que vénen del sud d'Europa
i comparar-los amb els genomes
de la gent d'avui dia.
Així doncs, mirem de
fer-ho amb parells d'individus
començant amb dos africans,
observant dos genomes africans,
trobant llocs on difereixen un de l'altre,
i en cada cas ens preguntem: quin aspecte té el neandertal?
Concorda amb un africà o amb l'altre africà?
Esperaríem no trobar diferències
perquè els Neandertals mai van estar a l'Àfrica.
Haurien de ser iguals, no hi ha raó per ésser més propers
a un africà que a l'altre.
I realment és així.
Estadísticament parlant, no hi ha diferència
en la freqüència en què els neandertals coincideixen amb un africà o un altre.
Però això és diferent
si mirem un individu europeu i un africà.
Llavors, amb molta més freqüència
el neandertal concorda amb l'europeu
més que amb l'africà.
El mateix és vàlid si comparem un individu xinès
amb un africà;
el neandertal concordarà més sovint amb l'individu xinès.
Això també pot sorprendre
perquè els neandertals mai van estar a la Xina.
El model que hem proposat per explicar-ho
és que quan els humans moderns van sortir d'Àfrica
fa uns 100.000 anys
van trobar els neandertals.
És de suposar que va passar per primera vegada al Pròxim Orient
on vivien neandertals.
Si es van hibridar allà,
llavors, aquests humans moderns
que serien els ancestres
de tots els extra-africans,
portarien el component neandertal en el seu genoma
a la resta del món.
Així, avui la gent que viu fora d'Àfrica
té prop de 2,5% del seu ADN
dels neandertals.
Així tenint un genoma neandertal
a mà com a punt de referència
i les tecnologies
per veure restes antigues
i extreuren l'ADN
podem començar a aplicar-les arreu del món.
I el primer lloc on vam fer-ho va ser al sud de Sibèria,
a les muntanyes d'Altai,
en un lloc anomenat Denisova,
una cova en aquesta muntanya,
en la qual el 2008 els arqueòlegs
van trobar un trosset d'os
-- Aquesta n'és una còpia-
i es van adonar que provenia de l'última falange
d'un petit humà.
I estava tan ben conservat
que es va poder determinar l'ADN d'aquest individu
en major grau fins i tot
que per als neandertals, en realitat,
i es va començar a relacionar-lo amb el genoma neandertal
i amb la gent actual.
Trobem que aquest individu
compartia un origen comú per als seus seqüències d'ADN
amb els neandertals de fa prop de 640.000 anys.
I més enrere, fa 800.000 anys
hi ha un origen comú
amb els humans actuals.
Aquest individu ve d'una població
que comparteix un origen amb els neandertals
però anant cap enrere, tenen una llarga història independent.
Anomenem a aquest grup d'humans,
que després descrivim per primera vegada
a partir d'aquest tros d'os diminut,
denisovans,
en honor al lloc on se'ls va descriure per primera vegada.
Així, ens podem preguntar pels denisovans
el mateix que pels neandertals:
Es van barrejar amb ancestres de la gent actual?
Si ens fem aquesta pregunta
i comparem el genoma denisovà
amb la gent de tot el món
trobem amb sorpresa
que no hi ha evidència d'ADN Denisovà
ni tan sols en la gent que avui viu prop de Sibèria.
Però la trobem a Papua Nova Guinea
i en altres illes de Melanèsia i del Pacífic.
Això significa, probablement,
que els denisovans van estar més dispersos en el passat
atès que no creiem que els ancestres dels melanesis
hagin estat a Sibèria.
Així, estudiant
aquests genomes d'humans extints
estem començant a fer-nos la idea del que succeïr
quan els humans moderns van sortir d'Àfrica.
A Occident havia neandertals;
a Orient havia denisovans ...
i potser també altres formes humanes
que encara no hem descrit.
No coneixem bé les fronteres entre aquesta gent
però sabem que al sud de Sibèria
hi havia tant neandertals com denisovans,
almenys en algun moment del passat.
Els humans moderns van sorgir en algun lloc d'Àfrica;
van sortir d'Àfrica, probablement cap a Orient Mitjà.
Van trobar als neandertals, es van barrejar,
van continuar la dispersió pel món
i en algun lloc al sud d'Àsia,
trobaren els denisovans i es van barrejar
i van continuar cap al Pacífic.
Després van desaparèixer aquestes formes primerenques d'humans
però avui viuen una mica
en alguns de nosaltres
en aquesta gent que viu fora d'Àfrica que té el 2,5% del seu ADN
dels neandertals,
i gent de Melanèsia
que en realitat té més o menys un 5% addicional
dels denisovans.
Això vol dir que hi ha, després de tot,
alguna diferència absoluta
entre la gent de fora d'Àfrica i la de dins
en què la gent de fora d'Àfrica
té aquest component vell en el seu genoma
d'aquestes formes extintes d'humans
mentre que els africans no?
Bé, no crec que sigui així.
Probablement, els humans moderns
van sorgir en algun lloc d'Àfrica.
Es van escampar per Àfrica, és clar,
i hi havia formes humanes més velles, més primerenques.
I com ens barregem en algun lloc
estic bastant segur que un dia
quan potser tinguem un genoma
d'aquestes formes primerenques d'Àfrica
trobarem que també es van barrejar
amb humans moderns primerencs a l'Àfrica.
Per resumir:
Què hem après en estudiar genomes
d'humans actuals
i humans extints?
Potser aprenem moltes coses
però una cosa que trobo important d'esmentar
és que crec que la lliçó és que sempre ens hem barrejat.
Ens barregem amb aquestes formes primerenques d'humans
allà on ens trobem
i ens hem barrejat uns amb altres des de llavors.
Gràcies per la seva atenció.
(Aplaudiments)