Una ventana proteica hacia la vida del homínido Paranthropus robustus
ANTROPOLOGÍA E HISTORIA / PALEONTOLOGÍA.
Una investigación reciente ha permitido extraer con éxito restos proteicos de unos 2 millones de años de antigüedad de cuatro dientes fósiles de la cueva de Swartkrans en Sudáfrica.
Los restos fósiles pertenecen al Paranthropus robustus, un pariente evolutivo extinto del ser humano que caminaba erguido. Obtenidos mediante una metodología conocida como paleoproteómica, los hallazgos marcan un avance significativo en los estudios de la evolución humana al proporcionar algunos de los datos genéticos humanos más antiguos de África.
SK 48, un cráneo de un adulto de Paranthropus robustus encontrado en la Cueva de Swartkrans. Imagen: Bernhard Zipfel (con permiso de Lazarus Kgasi, conservador adjunto de Paleontología Plio-Pleistocena, en el Museo Nacional de Historia Natural Ditsong.
La investigación la ha realizado un equipo liderado desde la Universidad de Copenhague en Dinamarca y la de Ciudad del Cabo en Sudáfrica, con la participación del Instituto Catalán de Paleontología Miquel Crusafont (ICP) y el Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) de Barcelona y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España. La primera firmante del estudio es Palesa Madupe, de la Universidad de Copenhague.
Considerado una rama lateral de nuestro árbol evolutivo, el Paranthropus robustus surgió y evolucionó en África hace entre 2,8 millones de años y 1,2 millones, y coexistió con las primeras especies de Homo y posiblemente interactuó con ellas. El Paranthropus era bípedo, pero también mostró adaptaciones en las extremidades superiores para trepar y un amplio nicho alimentario, basado en diversos tipos de plantas y posiblemente en insectos.
El equipo extrajo fragmentos proteicos del esmalte dental de estos antiguos parientes humanos y empleó técnicas de espectrometría de masas de vanguardia para reconstruir parcialmente sus secuencias.
El enfoque pionero empleado por el equipo permitió determinar el sexo biológico de homínidos individuales y reveló una variabilidad genética crucial que no se había detectado hasta la fecha en el P. Robustus. Estos hallazgos no solo desafían suposiciones basadas únicamente en la morfología esquelética, sino que también abren nuevas vías para comprender la compleja historia evolutiva de estos parientes evolutivos antiguos. La exitosa aplicación de paleoproteómica para determinar el sexo y la variabilidad genética en Paranthropus representa un posible cambio en la paleoantropología, superando las limitaciones del análisis morfológico y los desafíos para la preservación del ADN antiguo (ADNa), cuya recuperación en África no se remonta a más de 20.000 años antes del presente (aproximadamente).
Los cuatro especímenes de Paranthropus se recuperaron de sedimentos consolidados de cuevas, lo que pudo contribuir a la preservación de las proteínas dentro de los dientes fósiles. Sin embargo, el tiempo también afecta significativamente la recuperación de proteínas de las muestras fósiles, acortando cada vez más los péptidos, lo cual puede impedir su detección mediante espectrometría de masas.
“Debido a la mala conservación, utilizamos el fraccionamiento de péptidos, un método ampliamente empleado en la proteómica moderna, y espectrómetros de masas de última generación para maximizar la cobertura proteica de estas muestras raras, aumentando así las posibilidades de encontrar información filogenética clave”, explica Jesper Olsen, coautor del estudio y director ejecutivo del Centro de Investigación de Proteínas de la Universidad de Copenhague.
Este avance implica que una amplia gama de fósiles de homínidos africanos, que anteriormente se consideraban fuera del alcance del análisis genético, podrían proporcionar datos biomoleculares cruciales, con el potencial de transformar el conocimiento sobre la diversidad y la variación que había entre los homínidos de África hace millones de años.
Perspectivas evolutivas.
El análisis de las proteínas antiguas desveló varios hallazgos clave. Valiéndose de análisis del esmalte de los dientes, el equipo logró identificar el sexo biológico de los especímenes mediante la detección de variantes específicas de una proteína llamada amelogenina. La detección de una variante específica para machos permitió identificar con seguridad a dos especímenes de Paranthropus como individuos machos, mientras que un novedoso enfoque cuantitativo permitió inferir que los otros dos especímenes eran hembras. La capacidad de determinar con precisión el sexo biológico de los restos fosilizados constituye un avance crucial, que permite una comprensión más precisa de las diferencias basadas en el sexo en el uso de la tierra, la distribución y los comportamientos sociales de nuestros parientes evolutivos extintos hace mucho tiempo.
“Haber determinado el sexo biológico de estos individuos que vivieron hace dos millones de años es realmente remarcable. Este hecho nos abre las puertas a entender la biología de otras poblaciones pertenecientes al linaje humano”, comenta Esther Lizano, investigadora del ICP y coautora del estudio.
El equipo también descubrió que la mutación encontrada en la proteína de la polishina, inicialmente identificada como una variante genética única de la especie, presentaba variaciones entre los cuatro individuos de Paranthropus analizados.
El equipo también realizó análisis morfológicos de los dientes, que identificaron una posible subestructura dentro de Paranthropus. Los resultados sugieren que la considerable variación morfológica observada en Paranthropus podría reflejar dinámicas poblacionales más complejas, microevolución o incluso la presencia de grupos o taxones distintos.
La mayoría de las secuencias proteicas de Paranthropus obtenidas fueron idénticas a las de los humanos modernos, con solo dos posiciones diferentes entre ambos grupos. Como resultado, estos especímenes parecen estar más estrechamente relacionados con el linaje Homo (incluidos nosotros mismos y nuestros primos evolutivos genéticos, los neandertales y los denisovanos) que con cualquier otra especie actual, aunque siguen siendo ligeramente distintos. Sin embargo, la antigüedad de las muestras afecta a la recuperación total de proteínas, lo que reduce la probabilidad de identificar la información filogenética crucial que permite realizar comparaciones precisas entre grupos estrechamente relacionados.
“El estudio muestra tanto las posibilidades como las limitaciones de nuestra tecnología actual. Demuestra el poder complementario a los análisis morfológicos para el estudio de la evolución humana, pero también es necesario entender que la diversidad molecular es limitada y no siempre informativa”, concluye Tomàs Marqués, coautor del estudio, investigador principal en el Instituto de Biología Evolutiva (IBE), jefe del grupo de investigación en Paleogenómica y Paleoproteómica del ICP, y profesor de investigación contratado por la Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados (ICREA).
El estudio se titula “Enamel Proteins Reveal Biological Sex and Genetic Variability in Southern African Paranthropus”. Y se ha publicado en la revista académica Science. (Fuente: IBE / CSIC / UPF)
Sitio Fuente: NCYT de Amazings