Mamãe é uma neandertal, papai é um denisovano: primeira descoberta de um híbrido humano-antigo
Denny herdou um conjunto de cromossomos de seus ancestrais neandertais, descritos neste modelo. Crédito: Christopher Rynn / University of Dundee
Uma fêmea que morreu há cerca de 90 mil anos era metade
neandertal e metade denisovana, segundo a análise genômica de um osso
descoberto em uma caverna siberiana. Esta é a primeira vez que os
cientistas identificam um indivíduo antigo cujos pais pertenciam a
grupos humanos distintos. Os resultados foram publicados em 22 de agosto
na Nature1.
“Encontrar uma pessoa de primeira linha e ascendência mista desses
grupos é absolutamente extraordinária”, diz o geneticista populacional
Pontus Skoglund, do Instituto Francis Crick, em Londres. "É uma ótima
ciência associada a um pouco de sorte."
A equipe, liderada pela
paleogeneticista Viviane Slon e Svante Pääbo, do Instituto Max Planck de
Antropologia Evolutiva, em Leipzig, Alemanha, conduziu a análise do
genoma em um único fragmento ósseo recuperado da caverna Denisova, nas
Montanhas Altai, na Rússia. Esta caverna empresta seu nome aos
'Denisovans', um grupo de humanos extintos identificados pela primeira
vez com base em seqüências de DNA da ponta de um osso de dedo
descoberto2 lá em 2008. A região de Altai e a caverna especificamente
também abrigavam os neandertais. .
Dados os padrões de variação genética nos seres humanos
antigos e modernos, os cientistas já sabiam que os denisovanos e os
neandertais devem ter se reproduzido entre si - e com o Homo sapiens
(ver "Árvore Emaranhada"). Mas ninguém havia encontrado a prole de
primeira geração de tais pares, e Pääbo diz que ele questionou os dados
quando seus colegas os compartilharam pela primeira vez. "Eu pensei que
eles deviam ter estragado alguma coisa." Antes da descoberta do
indivíduo neandertal-denisovano, a quem a equipe carinhosamente chamou
Denny, a melhor evidência para uma associação tão próxima foi encontrada
no DNA de um espécime Homo sapiens que tinha uma Antepassado neandertal
nas 4–6 gerações anteriores3.
Ancestry revealed
A equipe de Pääbo descobriu pela
primeira vez os restos de Denny há vários anos, examinando uma coleção
de mais de 2.000 fragmentos de ossos não identificados em busca de
sinais de proteínas humanas. Em um artigo de 2016, eles usaram datação
por radiocarbono para determinar que o osso pertencia a uma hominina que
viveu há mais de 50.000 anos (o limite superior da técnica de datação; a
análise genética subseqüente colocou a amostra em torno de 90.000 anos
de idade, segundo Pääbo ). Eles então sequenciaram o DNA mitocondrial do
espécime - o DNA encontrado dentro dos conversores de energia das
células - e compararam esses dados com sequências de outros humanos
antigos. Esta análise mostrou que o DNA mitocondrial do espécime veio de
um neandertal.
Mas isso foi apenas metade da imagem. O DNA
mitocondrial é herdado da mãe e representa apenas uma única linha de
herança, deixando a identidade do pai e a ancestralidade mais ampla do
indivíduo desconhecida.
A bone fragment was sequenced for its genome.Credit: Thomas Higham/University of Oxford
No último estudo, a equipe procurou obter uma compreensão
mais clara da ancestralidade do espécime, sequenciando seu genoma e
comparando a variação em seu DNA com a de outros três hominídeos - um
Neanderthal e um Denisovan, ambos encontrados na Caverna Denisova, e um
moderno. -dia humano da África. Cerca de 40% dos fragmentos de DNA da
amostra combinavam com o DNA neandertal - mas outros 40% correspondiam
ao Denisovan. Ao sequenciar os cromossomos sexuais, os pesquisadores
também determinaram que o fragmento veio de uma fêmea, e a espessura do
osso sugeriu que ela tinha pelo menos 13 anos de idade.
Com
quantidades iguais de DNA de Denisovan e Neandertal, o espécime parecia
ter um dos pais de cada grupo de hominina. Mas havia outra
possibilidade: os pais de Denny poderiam ter pertencido a uma população
de híbridos Denisovan-Neanderthal.
A fascinating genome
Para descobrir qual dessas opções era mais provável, os pesquisadores examinaram locais no genoma onde a genética neandertal e denisovana diferem. Em cada um desses locais, eles compararam fragmentos do DNA de Denny aos genomas dos dois antigos hominídeos. Em mais de 40% dos casos, um dos fragmentos de DNA correspondia ao genoma do Neandertal, enquanto o outro combinava com o de um Denisovan, sugerindo que ela adquiriu um conjunto de cromossomos de um Neanderthal e outro de um Denisovan. Isso deixou claro que Denny era a prole direta de dois seres humanos distintos, diz Pääbo. "Nós quase pegamos essas pessoas no ato."Os resultados demonstram de maneira convincente que o espécime é de fato um híbrido de primeira geração, diz Kelley Harris, um geneticista de população da Universidade de Washington em Seattle que estudou a hibridação entre humanos primitivos e neandertais. Skoglund concorda: "É um caso muito claro", diz ele. "Eu acho que isso vai para os livros de texto imediatamente."
Harris diz que os encontros sexuais entre neandertais e denisovanos podem ter sido bastante comuns. "O número de ossos Denisovan puros que foram encontrados eu posso contar em uma mão", diz ela - então o fato de que um híbrido já foi descoberto sugere que essa prole poderia ter sido generalizada. Isso levanta outra questão interessante: se os neandertais e os denisovanos se emparelhavam frequentemente, por que as duas populações de hominídeos permaneceram geneticamente distintas por centenas de milhares de anos? Harris sugere que os descendentes de Neanderthal-Denisovan poderiam ter sido inférteis ou biologicamente incapazes, impedindo que as duas espécies se fundissem.
Os casais de Neanderthal-Denisovan também poderiam ter algumas vantagens, mesmo que houvesse outros custos, diz Chris Stringer, paleoantropólogo do Museu de História Natural de Londres. Os neandertais e os denisovanos eram menos diversificados geneticamente do que os humanos modernos e, portanto, o cruzamento pode ter fornecido uma maneira de "completar" seus genomas com um pouco de variação genética extra, diz ele. O estudo também levanta questões sobre como os acasalamentos entre diferentes grupos humanos aconteceram, diz Stringer - por exemplo, se eles eram consensuais ou não. Um relato mais detalhado do fluxo gênico entre neandertais e denisovanos no futuro pode oferecer pistas sobre o comportamento humano antigo.
Missed connections
Pääbo agrees that Neanderthals and Denisovans would have readily bred with each other when they met - but he thinks that those encounters were rare. Most Neanderthal remains have been found across western Eurasia, whereas Denisovans have so far been discovered only in their eponymous Siberian cave. Although the two groups’ home turf overlapped in the Altai Mountains and possibly elsewhere, these areas would have been sparsely populated. “I think any Neanderthal that lived west of the Urals would never ever meet a Denisovan in their life,” Pääbo says, referring to the mountain range that slices through western Russia and Kazakhstan.
Denny's remains were discovered in Denisova Cave in southern Siberia.Credit: Bence Viola/Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology
The Croatian Neanderthal died died much more recently than Denny — about 55,000 years ago — while the Neanderthal from Denisova Cave is around 120,000 years old. That leaves two possibilities to explain the ancestry of Denny's mother: either a population of European Neanderthals came east to the Altai Mountains and partly replaced the region’s Neanderthals before the hybrid was born, or a group of Neanderthals could have left the Altai Mountains for Europe sometime after Denny’s birth. Either way, says Harris, Neanderthals “didn’t just stay in one place for thousands of years”.
With a Neanderthal mother and a Denisovan father, what should we call the new specimen? “We shy away a little from the word ‘hybrid’,” says Pääbo. The term implies that the two groups are discrete species of human, whereas in reality the boundaries between them are blurry — as the new study shows. Defining a species in the natural world is not always clear-cut, says Harris, and it’s interesting to see long-running debates about how to categorize organisms start to be applied to humans.
Whatever scientists decide to call Denny, Skoglund says he would have loved to be able to meet her. “It’s probably the most fascinating person who’s ever had their genome sequenced.”
doi: 10.1038/d41586-018-06004-0
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