Proteínas antiguas para descubrir los misterios de la evolución humana
La capacidad de secuenciar ADN antiguo derivado de fósiles humanos supuso una revolución en los conocimientos que se poseen sobre la evolución humana. Aclaró, por ejemplo, las interacciones con otras poblaciones humanas, como neandertales y denisovanos. También brindó información valiosa sobre la relación entre la estructura genética humana, los agentes patógenos y la selección evolutiva. «Por vez primera, se dio respuesta a cuestiones sobre la historia humana mediante el empleo filogenético de biomoléculas útiles de nuestro pasado remoto», afirma Frido Welker, profesor adjunto de la Universidad de Copenhague. Sin embargo, a pesar de estos avances científicos, el ADN no es un cheque en blanco. «El problema del ADN es que no dura mucho, apenas varias decenas de miles de años», agrega Welker. «Desde la perspectiva evolutiva, significa que tenemos un margen limitado para estudiar la evolución humana directamente, sin tener que inferir el pasado». Para remediar esta deficiencia, Welker aboga por el uso de proteínas antiguas recuperadas de fósiles de homínidos. Gracias al apoyo del proyecto financiado con fondos europeos HOPE, demostró la viabilidad de poner en práctica esta idea.
La proteína reveladora
La idea de utilizar proteínas para investigar la historia evolutiva surgió en un trabajo anterior, en el que Welker y sus colaboradores descubrieron que los fósiles de animales antiguos conservaban secuencias de proteínas informativas. En dicho trabajo, se percató de que si las secuencias de proteínas homínidas podían analizarse con fiabilidad, podrían ser filogenéticamente informativas. «Como las proteínas están compuestas por una secuencia de aminoácidos determinada por las secuencias de ADN que codifican proteínas en el genoma, también pueden ser filogenéticamente informativas — explica—. Es más, estas proteínas sobreviven mucho más que el ADN antiguo». En el proyecto HOPE, que recibió el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, Welker se propuso demostrar claramente la viabilidad de este método con varios fósiles de homínidos de mayor antigüedad que el límite de conservación del ADN antiguo. «Resulta difícil determinar con precisión las secuencias de aminoácidos, especialmente en el caso de las proteínas antiguas», señala Welker. Por ejemplo, un desafío al que se enfrentaron los investigadores fue que estas secuencias antiguas a menudo se modifican y fragmentan, y pueden ser diferentes de cualquier secuencia de referencia disponible. El equipo también tuvo que lidiar con la contaminación proteínica moderna, la cual puede producirse durante las excavaciones arqueológicas y el manejo posterior, durante la recolección y los análisis de laboratorio.
Un emocionante período de evolución
Para superar estos desafíos, el equipo desarrolló nuevos métodos químicos y computacionales. «Aunque no son perfectos, estos métodos nos permitieron confiar en que las secuencias que usamos para el análisis filogenético eran endógenas a los fósiles y probablemente representaban la secuencia correcta de aminoácidos», agrega Welker. El enfoque funcionó: «Demostramos cómo las proteínas antiguas conservadas en el esmalte sobreviven durante al menos dos millones de años tanto en regiones templadas como tropicales», añade. «Esto a su vez nos permitió secuenciar proteínas de fauna antigua, un gran simio extinto y dos especies humanas extintas: “Homo erectus” y “Homo antecessor”». Al cuestionar la asunción de que las proteínas antiguas son filogenéticamente poco interesantes, el proyecto HOPE proporcionó un nuevo método para estudiar la evolución humana. Welker trabaja ahora en la ampliación de este enfoque a través del proyecto PROSPER, que se dedica a aplicar parte del trabajo realizado durante el proyecto HOPE al último millón de años de evolución humana. «Es un período muy emocionante de la evolución humana, en el que el análisis de proteínas antiguas puede proporcionar algunas soluciones biológicas importantes», concluye Welker.
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