El Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva MPI-EVA (Leipzig, Alemania) y la Corporación 454 Life Sciences (Brandford, Connecticut, USA) anuncian que han completado el primer borrador del genoma del Neandertal.El proyecto, que fue posible gracias al financiamiento de la Sociedad Max Planck, está dirigido por el Prof. Svante Pääbo, director del Departamento de Genética Evolutiva del MPI-EVA. Pääbo y sus colegas han secuenciado más miles de millones de fragmentos de ADN extraídos de fósiles de neandertales procedentes de Croacia, usando nuevos métodos desarrollados para este proyecto. La secuencia del genoma del Neandertal clarificará las relaciones evolutivas entre humanos y neandertales, así como también ayudará en la identificación de los cambios genéticos que permitieron a los humanos modernos salir de África y distribuirse alrededor del mundo hace aproximadamente 100.000 años.
Los neandertales son los parientes más cercanos de los humanos modernos. Vivieron en Europa y partes de Asia hasta su extinción hace más o menos 30.000 años. Durante más de 100 años, paleontólogos y antropólogos se han esforzado para descubrir su relación con los humanos modernos. Pääbo, un pionero en el estudio del ADN ancestral, hizo su primera contribución al entendimiento de nuestra relación genética con los neandertales en 1997, cuando secuenció DNA mitocondrial neandertal. Junto con la compañía 454 Life Sciences, Pääbo ha anunciado ahora un nuevo logro en la investigación sobre neandertales. Los dos grupos han secuenciado un total de más de 3.000 millones de bases de ADN Neandertal, generando de esta forma un primer borrador de la secuencia del genoma del Neandertal. Todos los fragmentos de ADN juntos corresponden a un 60% del genoma completo del Neandertal. Estas secuencias de ADN pueden ser ahora comparadas con los genomas previamente secuenciados del humano y del chimpancé, para así tener una idea inicial de cómo el genoma del extinto Neandertal se diferencia del de los humanos modernos.
En el 2006, el grupo de Pääbo publicó junto con 454 Life Sciences artículos mostrando que era posible usar la tecnología 454 para determinar grandes cantidades de ADN nuclear de animales del Pleistoceno tardío como mamuts y neandertales. Basados en estos resultados, Pääbo y el Dr. Michael Egholm, vicepresidente de investigación y tecnología de 454 Life Sciences (compañía perteneciente a Roche), iniciaron un ambicioso proyecto para secuenciar el genoma del Neandertal. Los dos grupos juntos han superado un sinnúmero de dificultades técnicas para así poder dar una primera mirada al genoma completo de una forma extinta de humano.
Un elemento esencial desarrollado por el grupo de Pääbo fue la producción de bibliotecas genómicas bajo condiciones de "clean-room" (sala limpia), lo cual evita la contaminación de los experimentos con ADN humano. Ellos también diseñaron etiquetas de ADN que tienen identificadores únicos que son ligados a las moléculas de ADN ancestral en el "clean-room". Este procedimiento hace posible evitar la contaminación procedente de otras fuentes de ADN durante el procedimiento de secuenciamiento, lo cual fue un problema en el experimento inicial de prueba realizado en 2006. El grupo de Pääbo también usó cantidades minúsculas ADN marcado de forma radiactiva para identificar y modificar los pasos del procedimiento de secuenciamiento donde ocurrían pérdidas de ADN. Gracias a estos y otros avances implementados durante este proyecto, la necesidad de valioso material fósil fue reducida drásticamente, lo que hizo que menos de medio gramo de hueso fuera usado para producir este primer borrador de 3 millones de pares de bases.
Para comparar de forma confiable las secuencias de ADN de Neandertal con las de humano y chimpancé, el grupo de Leipzig ha realizado estudios detallados que han permitido identificar en qué lugar están localizados los daños químicos que ocurren en el ADN ancestral y cómo estos daños causan errores en las secuencias de ADN. Los investigadores encontraron que estos errores ocurren con más frecuencia hacia el extremo de las moléculas y que la gran mayoría de ellos son causados por una modificación particular de una de las bases de ADN que ocurre en los restos fósiles. Luego aplicaron este conocimiento para identificar cuáles de los fragmentos de ADN pertenecen al genoma del Neandertal y cuáles a los microorganismos que han colonizado los huesos durante los miles de años que permanecieron enterrados en las cuevas donde fueron encontrados. Los investigadores también han desarrollado nuevos algoritmos computacionales más precisos, que permiten poner en orden los fragmentos de ADN Neandertal y compararlos con el genoma humano.
En total, el grupo ha determinado la secuencia de más de 100 millones de fragmentos de ADN de fósiles usando la tecnología 454 y más de 1.000 millones con la tecnología Solexa, otra tecnología de secuenciamiento que es particularmente eficiente en el secuenciamiento de muchas secuencias de corta longitud. La mayoría de las secuencias provienen de huesos de Neandertal encontrados en la cueva de Vindija en Croacia. Estos huesos son estudiados por el grupo como parte de una colaboración de largo término entre la Academia Croata de Ciencias y Artes y la Academia Berlin-Bradenburg. Para evaluar si los hallazgos hechos con este Neandertal son también típicos de otros neandertales, los investigadores también han secuenciado varios millones de pares de bases de neandertales de otros sitios. El profesor Javier Fortea y colegas de Oviedo, España, han excavado huesos de Neandertal de 43.000 años bajo condiciones estériles en el Sidrón, España, que han producido secuencias de ADN. También el Dr. Lubov Golovanova y el Dr. Vladimir Doronichev de St. Petersburgo, Rusia, han contribuido con huesos de 60-70.000 años provenientes de la cueva de Mezmaiskaya en el Cáucaso. Además, el Dr. Ralf Schmitz del LVR-Landesmuseum en Bonn, Alemania, ha permitido que una muestra haya sido removida del Neandertal de 40.000 años que define a esta especie, encontrada originalmente en el valle de Neander en 1856, que es la fuente del nombre Neandertal. Esto permitirá que los hallazgos cruciales con el Neandertal Croata sean verificados en varios neandertales, incluyendo el espécimen que define a los neandertales como un grupo diferente.
Con el fin de analizar el genoma del Neandertal, el Dr. Pääbo ha organizado un consorcio de investigadores provenientes de varios lugares del mundo, el cual planea publicar sus resultados durante este año. El consorcio pondrá especial atención a genes de interés en la evolución humana reciente como FOXP2, el cual está involucrado en el lenguaje y en el habla; el locus Tau y microcephalin-1, implicados en envejecimiento cerebral y desarrollo respectivamente. Se ha sugerido que variantes de los dos últimos genes, los cuales se encuentran en los humanos modernos, provienen del Neandertal. Los resultados preliminares sugieren que los neandertales han contribuido, como mucho, con una muy pequeña porción de la variación encontrada en las poblaciones humanas contemporáneas. (MPG)
Información adicional en: http://www.mpg.de/english/illustrationsDocumentation/documentation/pressReleases/2009/pressRelease200902111/index.html
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