DNA do Neandertal Inicial Fornece Linha do Tempo para Nova Dispersão Moderna Relacionada ao Ser Humano a partir da África

DNA mitocondrial de indivíduo neandertal que morreu no Jura Suábio, no suoeste da Alemanha atual, sugere que os neandertais receberam contribuição genética da África por hominídeos intimamente relacionados aos humanos modernos há mais de 220.000 anos.

03 de julho de 2017

O antigo DNA mitocondrial do fêmur de um hominídeo europeu arcaico está ajudando a resolver a relação complicada entre humanos modernos e neandertais. Os dados genéticos recuperados pela equipe de pesquisa, liderada por cientistas do Instituto Max Planck para a Ciência da História Humana e da Universidade de Tübingen, fornecem uma linha do tempo para uma proposta de migração de hominídeos para fora da África que ocorreu após a chegada dos ancestrais dos Neandertais à Europa por uma linhagem mais próxima dos humanos modernos. Esses hominídeos se cruzaram com neandertais já presentes na Europa, deixando sua marca no DNA mitocondrial dos neandertais. O estudo, publicado hoje na Nature Communications, adia a possível data desse evento para entre 470.000 e 220.000 anos atrás.

Fêmur de 124.000 anos de um neandertal escavado na Caverna Hohlenstein-Stadel, no sudoeste da Alemanha.

Foto: Museu Fotográfico Oleg Kuchar © Ulm

Mitocôndrias são a maquinaria produtora de energia das nossas células. Essas mitocôndrias possuem seu próprio DNA, que é separado do nosso DNA nuclear. As mitocondrias são herdadas da mãe para o filho e, assim, podem ser usadas para rastrear linhagens maternas e tempos de divisão populacional. Na verdade, mudanças devido a mutações no DNA mitocondrial ao longo do tempo podem ser usadas para distinguir grupos e também para estimar o tempo que se passou desde que dois indivíduos compartilharam um ancestral comum, já que essas mutações ocorrem em taxas previsíveis.

Relação complicada entre neandertais e humanos modernos

 

Pesquisas anteriores analisando DNA nuclear de neandertais e humanos modernos estimaram a separação dos dois grupos em aproximadamente 765.000 a 550.000 anos atrás. No entanto, estudos que analisaram o DNA mitocondrial mostraram uma divisão muito mais recente, de cerca de 400.000 anos atrás. Além disso, o DNA mitocondrial dos neandertais é mais semelhante ao dos humanos modernos e, portanto, indica um ancestral comum mais recente do que ao de seus parentes nucleares próximos, os Denisovianos. Houve debate sobre a causa dessas discrepâncias, e foi proposto que uma migração de hominídeos para fora da África poderia ter ocorrido antes da grande dispersão dos humanos modernos. Esse grupo humano, mais próximo dos humanos modernos do que dos neandertais, poderia ter introduzido seu DNA mitocondrial na população neandertal na Europa por meio de mistura genética, além de contribuir com uma pequena quantidade de DNA nuclear para os neandertais, mas não para os denisovanos, como foi detectado recentemente. No entanto, mais dados foram necessários para avaliar a viabilidade desse cenário e definir os limites temporais do evento proposto.

Escavações na entrada da caverna Hohlenstein-Stadel em 1937, ano em que o fêmur neandertal foi descoberto.

© Museu Fotográfico de Ulm

O fêmur de um Neandertal escavado na Caverna Hohlenstein-Stadel, no sudoeste da Alemanha, proporcionou exatamente essa oportunidade. "O osso, que mostra evidências de ter sido roído por um grande carnívoro, forneceu dados genéticos mitocondriais que mostram que pertence ao ramo Neandertal", explica Cosimo Posth, do Instituto Max Planck para a Ciência da História Humana, autor principal do estudo. A datação tradicional por radiocarbono não funcionou para avaliar a idade do fêmur, que foi estimada usando a taxa de mutação em aproximadamente 124.000 anos. Isso faz deste espécime de Neandertal, designado HST pelos pesquisadores, um dos mais antigos a ter seu DNA mitocondrial analisado até hoje. Curiosamente, representa uma linhagem mitocondrial diferente da estudada anteriormente pelos neandertais. A linhagem mitocondrial do HST e de todos os outros neandertais conhecidos se separou profundamente ao longo do tempo, pelo menos 220.000 anos atrás. As diferenças entre seus DNA mitocondrial indicam que havia mais diversidade genética mitocondrial na população neandertal do que se pensava anteriormente. Isso sugere que o tamanho da população de Neandertal já foi muito maior do que o estimado para a fase final de sua existência.

Linha do tempo para migração adicional de hominídeos para fora da África

Representação esquemática do cenário evolutivo para DNA mitocondrial e nuclear em humanos arcaicos e modernos.

Annette Günzel, © MPI-SHH

O cenário proposto é que, após a divergência entre os neandertais e o DNA mitocondrial humano moderno (datado com um máximo de 470.000 anos atrás), mas antes da divergência do HST e dos outros neandertais (datados de no mínimo 220.000 anos atrás), um grupo de hominídeos se mudou da África para a Europa, introduzindo seu DNA mitocondrial na população neandertal. Assim, essa migração intermediária para fora da África teria ocorrido entre 470.000 e 220.000 anos atrás. "Apesar do longo intervalo, essas datas oferecem uma janela temporal para possível conectividade e interação de hominídeos entre os dois continentes no passado", diz Posth.

Esse influxo de hominídeos teria sido pequeno o suficiente para não causar um grande impacto no DNA nuclear dos neandertais. No entanto, teria sido grande o suficiente para substituir completamente a linhagem mitocondrial existente dos Neandertais, mais semelhante aos denisovanos, por um tipo mais parecido com os humanos modernos. "Esse cenário concilia a discrepância entre o DNA nuclear e as filogenias do DNA mitocondrial dos hominídeos arcaicos com a inconsistência do tempo dividido entre humanos e neandertais modernos estimados a partir do DNA nuclear e do DNA mitocondrial", explica Johannes Krause, também do Instituto Max Planck para a Ciência da História Humana, autor sênior do estudo.

Dados nucleares do fêmur do HST seriam fundamentais para avaliar suas relações genômicas com Neandertais, Denisovanos e humanos modernos, mas é extremamente desafiador recuperar DNA nuclear do HST devido à má preservação e altos níveis de contaminação humana moderna. Em qualquer caso, porém, dados de genoma nuclear de alta qualidade de mais de um indivíduo seriam necessários para investigar completamente essa proposta onda de migração humana para fora da África, sendo uma área intrigante para estudos futuros.

 

Os corpos dos pântanos bem preservados da Europa entregam seus segredos

Lesões traumáticas e enterros frequentes em alguns locais sugerem sacrifício ritual

• 2 de fevereiro de 2023
• 11h30
• Por Claudia Lopez Lloreda

Sven Rosborn/Wikimedia Commons

Os pântanos esponjosos e cobertos de turfa da Europa preservam em detalhes surpreendentes os “corpos dos pântanos” – restos humanos cuja decomposição foi praticamente interrompida pelos ambientes altamente ácidos e com baixo teor de oxigênio. 

Alguns desses corpos datam de 7.000 anos; muitos (incluindo Tollund Man da Dinamarca, visto acima) parecem ter sido mortos ritualmente. Embora a pesquisa ao longo dos anos tenha se concentrado em corpos individuais do pântano, um estudo publicado no mês passado na Antiquity visa dar uma perspectiva muito mais ampla sobre esses enterros incomuns . 

Os pesquisadores vasculharam o registro histórico em busca de informações sobre múmias e esqueletos de pântanos de pântanos na Irlanda, Suécia, Alemanha e outros países, o The New York Times relata . Eles contaram cerca de 1.000 corpos de pântano em mais de 250 locais. Feridas nos corpos sugerem que muitos sofreram mortes violentas. Suas idades revelaram padrões inesperados, como uma onda misteriosa de mortes violentas entre 1.000 a.C. e 1.100 d.C. 

Em alguns pântanos da Dinamarca, sul da Noruega e Suécia, corpos foram despejados repetidas vezes, sugerindo que depositar os mortos aqui pode ter sido parte de uma tradição ritualística.

Ancient humans scavenged this enormous elephant 300,000 years ago

Humanos antigos rasparam este elefante enorme há 300.000 anos

By Laura Geggel - Associate Editor 6 hours ago

This is how the ancient humans may have discovered the elephant's carcass on a lake shore at what is now Schöningen, Germany.(Image: © Benoît Clarys).

 

Arqueólogos descobriram o esqueleto quase completo de um elefante enorme e agora extinto que viveu cerca de 300.000 anos atrás, no que é hoje a cidade de Schöningen, no norte da Alemanha, segundo uma nova pesquisa.

Embora esse elefante - o elefante euroasiático de ponta reta (Palaeoloxodon antiquus) - provavelmente tenha morrido na velhice, os comedores de carne prontamente o devoraram; marcas de mordida em seus ossos sugerem que os carnívoros festejavam com o animal morto, e flocos de sílex e ferramentas ósseas encontradas perto do elefante indicam que os humanos vasculharam o que restava, disseram os pesquisadores.

This 3D image was created by stitching together 500 individual photos that were taken of the straight-tusked elephant. (Image credit: Ivo Verheijen/Schöningen Research Station)

"The Stone Age hunters probably cut meat, tendons and fat from the carcass," project researcher Jordi Serangeli, head of the excavation in Schöningen, said in a statement.


O elefante morreu no lado oeste de um vasto lago, um indício de que pereceu por causas naturais.

"Os elefantes geralmente permanecem próximos e na água quando estão doentes ou velhos", disse Ivo Verheijen, estudante de doutorado em arqueozoologia e paleontologia da Universidade de Tübingen. Além disso, o elefante, uma fêmea, usava dentes, sugerindo que estava velho quando morreu, disse ele.
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This 3D image was created by stitching together 500 individual photos that were taken of the straight-tusked elephant. (Image credit: Ivo Verheijen/Schöningen Research Station)

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The remains from the front part of the elephant's body are shown here. (Image credit: Jens Lehmann/Niedersächsisches Landesamt für Denkmalpflege)

Excavator Martin Kursch uncovers one of the elephant's feet. (Image credit: Ivo Verheijen/Schöningen Research Station)

The excavation site in Schöningen, Germany (Image credit: Jordi Serangeli/Schöningen Research Station)

Researchers have found the remains of at least 10 elephants dating to the Lower Paleolithic — also known as the Old Stone Age (about 3 million to 300,000 years ago) —  over the past several years at Schöningen. But this new find is by far the most complete. The remains include 7.5-foot-long (2.3 meters) tusks — which are 125% longer than the average 6-foot-long (1.8 m) tusk of a modern African elephant, according to Encyclopedia Britannica. The researchers also found the complete lower jaw, numerous vertebrae and ribs, large bones from three of its four legs and all five of its delicate hyoid bones, which are found in the neck and help support the tongue and voice box. 

This P. antiquus elephant had a shoulder height of about 10.5 feet (3.2 m) and would have weighed about 7.5 tons (6.8 metric tons). "It was therefore larger than today's African elephant cows," Verheijen said.

Perto desses restos, os pesquisadores encontraram 30 pequenos flocos de pederneira e duas ferramentas de ossos longos. Os micro flocos incorporados nesses dois ossos sugerem que os humanos antigos que sequestraram o elefante os usaram para afiar ferramentas de pedra (chamadas de knapping) no local, disse a pesquisadora do projeto Bárbara Rodríguez Álvarez, arqueóloga da Universidade de Tübingen.

É de notar que os humanos antigos que provavelmente mataram o elefante não eram o Homo sapiens. As primeiras evidências de H. sapiens na Europa datam de cerca de 45.000 anos atrás, segundo escavações em uma caverna na Bulgária, segundo um estudo publicado na semana passada na revista Nature Ecology and Evolution. Em vez disso, esses catadores humanos provavelmente eram H. heidelbergensis, um parente humano extinto que viveu entre 700.000 a 200.000 anos atrás, disseram os pesquisadores na Alemanha.

Wildlife watering hole

The lake was a popular hole for elephants, according to several of their preserved footprints just 330 feet (100 m) from the new elephant excavation site. 

"A small herd of adults and younger animals must have passed through," Flavio Altamura, a researcher at the Department of Antiquities at Sapienza University in Rome, said in the statement. "The heavy animals were walking parallel to the lakeshore. Their feet sank into the mud, leaving behind circular tracks."

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These elephants would have lived in a comfortable climate, comparable to today's; about 300,000 years ago, Europe was in the Reinsdorf interglacial, a warmer period bookended by two glacial (or colder) periods. Other animals thrived there, too. About 20 kinds of large animals lived around the lake, including lions, bears, saber-toothed cats, rhinoceroses, wild horses, deer and large cattle, according to excavations. "The wealth of wildlife was similar to that of modern Africa," Serangeli said.

All of these animals attracted ancient human hunters. Archaeologists have found the remains of 10 wooden spears and one throwing stick from 300,000 years ago, according to a study published online April 20 in the journal Nature Ecology and Evolution. 

The new finding was uncovered in a collaborative effort between the Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment at the University of Tübingen in Germany and the Lower Saxony State Office for Heritage. The research will be published in the magazine "Archäologie in Deutschland" (Archaeology in Germany) and was presented at a press conference in Schöningen on May 19.

Campos cultivados perdem diversidade na Alemanha

06 de dezembro de 2016

Maria Guimarães | Pesquisa FAPESP – Na queda de braço entre agropecuária e conservação, um enigma é encontrar a medida de quanto se pode alterar um ambiente natural sem destruir suas propriedades ecológicas. A resposta pode ser desanimadora para muitos: uma intensificação de uso da terra entre pequena e moderada já é suficiente para derrubar a diversidade de um ecossistema.

Intensificação do uso da terra, mesmo leve, diminui variedade do ecossistema (Foto: Renata Dodell)

Pelo menos em campos na Alemanha, segundo indica um grupo liderado pelo ecólogo alemão Wolfgang Weisser, da Universidade Técnica de Munique (TUM), em artigo publicado no site da revista Nature em 30 de novembro. “Temos que superar essa guerra crônica”, afirma o ecólogo brasileiro Thomas Lewinsohn, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), coautor do estudo junto com Leonardo Ré Jorge, em estágio de pós-doutorado em seu laboratório. “Não há que optar entre produção e conservação, os dois são igualmente desejáveis e necessários.” Essa conjunção se chama sustentabilidade, ele lembra.

O estudo foi feito em três regiões da Alemanha, em cada uma das quais foram estudadas, ao longo dos últimos 10 anos, 50 áreas de campo usadas para pastagem. Classificadas conforme o manejo e a intensidade do uso, parâmetros que levam em conta a densidade de gado (vacas ou ovelhas) no pasto, a frequência e a intensidade de fertilização e o corte regular do pasto para rebrota, essas áreas foram avaliadas quanto à abundância de uma diversidade de organismos de todos os tipos: 4 mil espécies que incluem plantas, animais, fungos, bactérias, habitantes do subsolo, da superfície ou do ar.

Lewinsohn e Jorge contribuíram para a análise dos dados, que inclui modelos ecológicos complexos nos quais o professor da Unicamp é especialista (ver Pesquisa FAPESP nº 248). Os resultados indicam que o uso intensivo da terra leva à perda das espécies mais raras em todas as áreas. Os campos retêm os organismos mais generalistas, com hábitos muito variados, por isso disseminados.

O resultado é uma região empobrecida, com biodiversidade uniforme e reduzida – menor diversidade-β, no jargão da área. “Não basta ter algumas áreas menos usadas ou ilhas preservadas”, explica Lewinsohn. “Haverá perda de biodiversidade.” Isso vale tanto para os organismos acima do solo como os subterrâneos. Estes podem parecer insignificantes, mas têm efeitos importantes para as plantas. Um exemplo são as micorrizas, fungos associados às raízes de alguns tipos de plantas que ajudam na fixação de nutrientes do solo, como nitrogênio.

O que ainda não é possível saber é se os níveis de uso que permitiriam a manutenção do ecossistema seriam economicamente viáveis. “Na Europa a agropecuária recebe muito subsídio, o que dificulta essas contas”, diz o brasileiro. Também resta investigar se os resultados valem para outros tipos de ecossistemas ou para ambientes semelhantes em outros países.

O Brasil, por exemplo, é rico em ecossistemas campestres, que muitas vezes são usados como pastos em várias regiões: no Pantanal, nas áreas originárias de Cerrado no Sudeste, no Pampa, em áreas de altitude (ver Pesquisa FAPESP nº 239), mas não há estudos do porte do conduzido pelos alemães. “É urgentemente necessário fazer experimentos desse tipo no Brasil, estudando o espectro biológico de maneira ampla, intensiva e no longo prazo”, defende Lewinsohn.

Não por acaso, o pesquisador estava em Munique no momento da publicação do artigo na Nature. Tinha ido receber o título de “Embaixador da TUM” em solenidade realizada no dia 27 de novembro. Ele e mais oito pesquisadores de vários países, incluindo o engenheiro Edson Bim, também da Unicamp, foram selecionados como reconhecimento aos colaboradores que contribuíram de forma excepcional para o avanço da pesquisa e da inovação realizadas pela universidade.

A solenidade incluiu um concerto para o qual é necessário sortear convites, tal a demanda, como parte de três dias em que aconteceram reuniões com o reitor (em almoço com direito a salsichão e cerveja), vice-reitores e conversas com jovens pesquisadores. Sendo um embaixador, Lewinsohn já tem ingresso garantido para outro concerto disputado: o que comemorará os 150 anos da TUM em 2018, no estádio olímpico da cidade.

O artigo Land-use intensification causes multitrophic homogenization of grassland communities, de Gossner, M.M e outros, publicado na Nature on-line, de 30 novembro de 2016, pode ser acessado em http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature20575.html