Svante Paabo: Pistes d'ADN per el nostre neandertal interior.

En compartir els resultats d'un estudi massiu, d'escala mundial, el genetista Svante Pääbo mostra la prova genètica de que els primers humans es van aparellar amb neandertals quan van sortir d'Àfrica. (Sí, molts de nosaltres tenim ADN neandertal). També ens mostra com el petit os d'un dit de nadó va ser suficient per identificar una espècie humanoide totalment nova.

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)