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quinta-feira, 9 de abril de 2020

Early Holocene crop cultivation and landscape modification in Amazonia

Início do cultivo do Holoceno e modificação da paisagem na Amazônia

Nature (2020)Cite this article

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Abstract

The onset of plant cultivation is one of the most important cultural transitions in human history^1,2,3,4. Southwestern Amazonia has previously been proposed as an early centre of plant domestication, on the basis of molecular markers that show genetic similarities between domesticated plants and wild relatives^4,5,6. However, the nature of the early human occupation of southwestern Amazonia, and the history of plant cultivation in this region, are poorly understood. Here we document the cultivation of squash (Cucurbita sp.) at about 10,250 calibrated years before present (cal. yr bp), manioc (Manihot sp.) at about 10,350 cal. yr bp and maize (Zea mays) at about 6,850 cal. yr bp, in the Llanos de Moxos (Bolivia). We show that, starting at around 10,850 cal. yr bp, inhabitants of this region began to create a landscape that ultimately comprised approximately 4,700 artificial forest islands within a treeless, seasonally flooded savannah. Our results confirm that the Llanos de Moxos is a hotspot for early plant cultivation and demonstrate that—ever since their arrival in Amazonia—humans have markedly altered the landscape, with lasting repercussions for habitat heterogeneity and species conservation.

O início do cultivo de plantas é uma das transições culturais mais importantes da história da humanidade1,2,3,4. O sudoeste da Amazônia já havia sido proposto como um centro inicial de domesticação de plantas, com base em marcadores moleculares que mostram semelhanças genéticas entre plantas domesticadas e parentes silvestres4,5,6. No entanto, a natureza da ocupação humana precoce do sudoeste da Amazônia e a história do cultivo de plantas nessa região são pouco conhecidas.

Aqui documentamos o cultivo de abóbora (Cucurbita sp.) Em cerca de 10.250 anos calibrados antes do presente (cal. Ano bp), mandioca (Manihot sp.) Em cerca de 10.350 cal. ano bp e milho (Zea mays) a cerca de 6.850 cal. ano bp, nos Llanos de Moxos (Bolívia). Mostramos isso, começando em cerca de 10.850 cal. ano bp, os habitantes desta região começaram a criar uma paisagem que finalmente compreendia aproximadamente 4.700 ilhas florestais artificiais dentro de uma savana sem árvores e inundada sazonalmente. Nossos resultados confirmam que o Llanos de Moxos é um ponto de acesso para o cultivo precoce de plantas e demonstram que - desde sua chegada à Amazônia - os seres humanos alteraram acentuadamente a paisagem, com repercussões duradouras na heterogeneidade do habitat e na conservação das espécies.

quinta-feira, 14 de fevereiro de 2019

Timing of archaic hominin occupation of Denisova Cave in southern Siberia

Calendário da ocupação hominina arcaica da caverna Denisova no sul da Sibéria

Naturevolume 565, 594–599 (2019) | Download Citation

Abstract

The Altai region of Siberia was inhabited for parts of the Pleistocene by at least two groups of archaic hominins—Denisovans and Neanderthals. Denisova Cave, uniquely, contains stratified deposits that preserve skeletal and genetic evidence of both hominins, artefacts made from stone and other materials, and a range of animal and plant remains. The previous site chronology is based largely on radiocarbon ages for fragments of bone and charcoal that are up to 50,000 years old; older ages of equivocal reliability have been estimated from thermoluminescence and palaeomagnetic analyses of sediments, and genetic analyses of hominin DNA. Here we describe the stratigraphic sequences in Denisova Cave, establish a chronology for the Pleistocene deposits and associated remains from optical dating of the cave sediments, and reconstruct the environmental context of hominin occupation of the site from around 300,000 to 20,000 years ago.

quarta-feira, 27 de junho de 2018

How China is rewriting the book on human origins

On the outskirts of Beijing, a small limestone mountain named Dragon Bone Hill rises above the surrounding sprawl. Along the northern side, a path leads up to some fenced-off caves that draw 150,000 visitors each year, from schoolchildren to grey-haired pensioners. It was here, in 1929, that researchers discovered a nearly complete ancient skull that they determined was roughly half a million years old. Dubbed Peking Man, it was among the earliest human remains ever uncovered, and it helped to convince many researchers that humanity first evolved in Asia.

The reconstructed skull of Peking Man, the fossil that launched discussions
of human origins in China [Credit: DeAgostini/Getty]

Since then, the central importance of Peking Man has faded. Although modern dating methods put the fossil even earlier—at up to 780,000 years old—the specimen has been eclipsed by discoveries in Africa that have yielded much older remains of ancient human relatives. Such finds have cemented Africa's status as the cradle of humanity—the place from which modern humans and their predecessors spread around the globe—and relegated Asia to a kind of evolutionary cul-de-sac.

But the tale of Peking Man has haunted generations of Chinese researchers, who have struggled to understand its relationship to modern humans. "It's a story without an ending," says Wu Xinzhi, a palaeontologist at the Chinese Academy of Sciences' Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology (IVPP) in Beijing. They wonder whether the descendants of Peking Man and fellow members of the species Homo erectus died out or evolved into a more modern species, and whether they contributed to the gene pool of China today.

Keen to get to the bottom of its people's ancestry, China has in the past decade stepped up its efforts to uncover evidence of early humans across the country. It is reanalysing old fossil finds and pouring tens of millions of dollars a year into excavations. And the government is setting up a US$1.1-million laboratory at the IVPP to extract and sequence ancient DNA.

The investment comes at a time when palaeoanthropologists across the globe are starting to pay more attention to Asian fossils and how they relate to other early hominins—creatures that are more closely related to humans than to chimps. Finds in China and other parts of Asia have made it clear that a dazzling variety of Homo species once roamed the continent. And they are challenging conventional ideas about the evolutionary history of humanity.

"Many Western scientists tend to see Asian fossils and artefacts through the prism of what was happening in Africa and Europe," says Wu. Those other continents have historically drawn more attention in studies of human evolution because of the antiquity of fossil finds there, and because they are closer to major palaeoanthropology research institutions, he says. "But it's increasingly clear that many Asian materials cannot fit into the traditional narrative of human evolution."

Chris Stringer, a palaeoanthropologist at the Natural History Museum in London, agrees. "Asia has been a forgotten continent," he says. "Its role in human evolution may have been largely under-appreciated."

Evolving story

In its typical form, the story of Homo sapiens starts in Africa. The exact details vary from one telling to another, but the key characters and events generally remain the same. And the title is always 'Out of Africa'.

In this standard view of human evolution, H. erectus first evolved there more than 2 million years ago. Then, some time before 600,000 years ago, it gave rise to a new species: Homo heidelbergensis, the oldest remains of which have been found in Ethiopia.

About 400,000 years ago, some members of H. heidelbergensis left Africa and split into two branches: one ventured into the Middle East and Europe, where it evolved into Neanderthals; the other went east, where members became Denisovans—a group first discovered in Siberia in 2010. The remaining population of H. heidelbergensis in Africa eventually evolved into our own species, H. sapiens, about 200,000 years ago. Then these early humans expanded their range to Eurasia 60,000 years ago, where they replaced local hominins with a minuscule amount of interbreeding.

A hallmark of H. heidelbergensis—the potential common ancestor of Neanderthals, Denisovans and modern humans—is that individuals have a mixture of primitive and modern features. Like more archaic lineages, H. heidelbergensis has a massive brow ridge and no chin. But it also resembles H. sapiens, with its smaller teeth and bigger braincase. Most researchers have viewed H. heidelbergensis—or something similar—as a transitional form between H. erectus and H. sapiens.

Unfortunately, fossil evidence from this period, the dawn of the human race, is scarce and often ambiguous. It is the least understood episode in human evolution, says Russell Ciochon, a palaeoanthropologist at the University of Iowa in Iowa City. "But it's central to our understanding of humanity's ultimate origin."

O conto é ainda mais confuso por fósseis chineses analisados ao longo das últimas quatro décadas, que lançam dúvidas sobre a progressão linear do H. erectus africano para os humanos modernos. Eles mostram que, entre aproximadamente 900.000 e 125.000 anos atrás, o leste da Ásia estava cheio de hominídeos dotados de características que os colocariam em algum lugar entre o H. erectus e o H. sapiens, diz Wu.

"Those fossils are a big mystery," says Ciochon. "They clearly represent more advanced species than H. erectus, but nobody knows what they are because they don't seem to fit into any categories we know."

The fossils' transitional characteristics have prompted researchers such as Stringer to lump them with H. heidelbergensis. Because the oldest of these forms, two skulls uncovered in Yunxian in Hubei province, date back 900,000 years ^{1, 2}, Stringer even suggests that H. heidelbergensis might have originated in Asia and then spread to other continents.

But many researchers, including most Chinese palaeontologists, contend that the materials from China are different from European and African H. heidelbergensis fossils, despite some apparent similarities. One nearly complete skull unearthed at Dali in Shaanxi province and dated to 250,000 years ago, has a bigger braincase, a shorter face and a lower cheekbone than most H. heidelbergensis specimens³, suggesting that the species was more advanced.

Such transitional forms persisted for hundreds of thousands of years in China, until species appeared with such modern traits that some researchers have classified them as H. sapiens. One of the most recent of these is represented by two teeth and a lower jawbone, dating to about 100,000 years ago, unearthed in 2007 by IVPP palaeoanthropologist Liu Wu and his colleagues⁴. Discovered in Zhirendong, a cave in Guangxi province, the jaw has a classic modern-human appearance, but retains some archaic features of Peking Man, such as a more robust build and a less-protruding chin.

Most Chinese palaeontologists—and a few ardent supporters from the West—think that the transitional fossils are evidence that Peking Man was an ancestor of modern Asian people. In this model, known as multiregionalism or continuity with hybridization, hominins descended from H. erectus in Asia interbred with incoming groups from Africa and other parts of Eurasia, and their progeny gave rise to the ancestors of modern east Asians, says Wu.

Support for this idea also comes from artefacts in China. In Europe and Africa, stone tools changed markedly over time, but hominins in China used the same type of simple stone instruments from about 1.7 million years ago to 10,000 years ago. According to Gao Xing, an archaeologist at the IVPP, this suggests that local hominins evolved continuously, with little influence from outside populations.

Politics at play?

Some Western researchers suggest that there is a hint of nationalism in Chinese palaeontologists' support for continuity. "The Chinese—they do not accept the idea that H. sapiens evolved in Africa," says one researcher. "They want everything to come from China."

Pesquisadores chineses rejeitam tais alegações. "Isso não tem nada a ver com nacionalismo", diz Wu. É tudo sobre as evidências - os fósseis de transição e os artefatos arqueológicos, diz ele. "Tudo indica uma evolução contínua na China, desde o H. erectus até o humano moderno". Mas o modelo de continuidade com hibridização é combatido por esmagadores dados genéticos que apontam para a África como a fonte dos humanos modernos. Estudos de populações chinesas mostram que 97,4% de sua composição genética é de ancestrais humanos modernos da África, com o restante vindo de formas extintas como os neandertais e os denisovanos5. "Se houvesse contribuições significativas do H. erectus chinês, eles apareceriam nos dados genéticos", diz Li Hui, geneticista populacional da Universidade de Fudan, em Xangai. Wu argumenta que a contribuição genética dos homininos arcaicos na China poderia ter sido perdida porque nenhum DNA ainda foi recuperado deles.

Many researchers say that there are ways to explain the existing Asian fossils without resorting to continuity with hybridization. The Zhirendong hominins, for instance, could represent an exodus of early modern humans from Africa between 120,000 and 80,000 years ago. Instead of remaining in the Levant in the Middle East, as was thought previously, these people could have expanded into east Asia, says Michael Petraglia, an archaeologist at the University of Oxford, UK.

Dozens of teeth from a cave in Daoxian, China, have been attributed to modern humans
and date to 120,000–80,000 years ago [Credit: S. Xing and X-J. Wu]

Other evidence backs up this hypothesis: excavations at a cave in Daoxian in China's Hunan province have yielded 47 fossil teeth so modern-looking that they could have come from the mouths of people today. But the fossils are at least 80,000 years old, and perhaps 120,000 years old, Liu and his colleagues reported last year⁶. "Those early migrants may have interbred with archaic populations along the way or in Asia, which could explain Zhirendong people's primitive traits," says Petraglia.

Another possibility is that some of the Chinese fossils, including the Dali skull, represent the mysterious Denisovans, a species identified from Siberian fossils that are more than 40,000 years old. Palaeontologists don't know what the Denisovans looked like, but studies of DNA recovered from their teeth and bones indicate that this ancient population contributed to the genomes of modern humans, especially Australian Aborigines, Papua New Guineans and Polynesians—suggesting that Denisovans might have roamed Asia.

Maria Martinon-Torres, a palaeoanthropologist at University College London, is among those who proposed that some of the Chinese hominins were Denisovans. She worked with IVPP researchers on an analysis⁷, published last year, of a fossil assemblage uncovered at Xujiayao in Hebei province—including partial jaws and nine teeth dated to 125,000–100,000 years ago. The molar teeth are massive, with very robust roots and complex grooves, reminiscent of those from Denisovans, she says.

A third idea is even more radical. It emerged when Martinon-Torres and her colleagues compared more than 5,000 fossil teeth from around the world: the team found that Eurasian specimens are more similar to each other than to African ones⁸. That work and more recent interpretations of fossil skulls suggest that Eurasian hominins evolved separately from African ones for a long stretch of time. The researchers propose that the first hominins that left Africa 1.8 million years ago were the eventual source of modern humans. Their descendants mostly settled in the Middle East, where the climate was favourable, and then produced waves of transitional hominins that spread elsewhere. One Eurasian group went to Indonesia, another gave rise to Neanderthals and Denisovans, and a third ventured back into Africa and evolved into H. sapiens, which later spread throughout the world. In this model, modern humans evolved in Africa, but their immediate ancestor originated in the Middle East.

Not everybody is convinced. "Fossil interpretations are notoriously problematic," says Svante Paabo, a palaeogeneticist at the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig, Germany. But DNA from Eurasian fossils dating to the start of the human race could help to reveal which story—or combination—is correct. China is now making a push in that direction. Qiaomei Fu, a palaeogeneticist who did her PhD with Paabo, returned home last year to establish a lab to extract and sequence ancient DNA at the IVPP. One of her immediate goals is to see whether some of the Chinese fossils belong to the mysterious Denisovan group. The prominent molar teeth from Xujiayao will be an early target. "I think we have a prime suspect here," she says.

Fuzzy picture

Despite the different interpretations of the Chinese fossil record, everybody agrees that the evolutionary tale in Asia is much more interesting than people appreciated before. But the details remain fuzzy, because so few researchers have excavated in Asia.

When they have, the results have been startling. In 2003, a dig on Flores island in Indonesia turned up a diminutive hominin⁹, which researchers named Homo floresiensis and dubbed the hobbit. With its odd assortment of features, the creature still provokes debate about whether it is a dwarfed form of H. erectus or some more primitive lineage that made it all the way from Africa to southeast Asia and lived until as recently as 60,000 years ago. Last month, more surprises emerged from Flores, where researchers found the remains of a hobbit-like hominin in rocks about 700,000 years old¹⁰.

Recovering more fossils from all parts of Asia will clearly help to fill in the gaps. Many palaeoanthropologists also call for better access to existing materials. Most Chinese fossils—including some of the finest specimens, such as the Yunxian and Dali skulls—are accessible only to a handful of Chinese palaeontologists and their collaborators. "To make them available for general studies, with replicas or CT scans, would be fantastic," says Stringer. Moreover, fossil sites should be dated much more rigorously, preferably by multiple methods, researchers say.

But all agree that Asia—the largest continent on Earth—has a lot more to offer in terms of unravelling the human story. "The centre of gravity," says Petraglia, "is shifting eastward."

Author: Jane Qiu | Source: Nature 535, 22–25 (14 July 2016) doi:10.1038/535218a [July 15, 2016]

Human occupation of northern Australia by 65,000 years ago

Nature volume 547, 306–310 (20 July 2017) | Download Citation

Abstract

The time of arrival of people in Australia is an unresolved question. It is relevant to debates about when modern humans first dispersed out of Africa and when their descendants incorporated genetic material from Neanderthals, Denisovans and possibly other hominins. Humans have also been implicated in the extinction of Australia’s megafauna. Here we report the results of new excavations conducted at Madjedbebe, a rock shelter in northern Australia.

Artefacts in primary depositional context are concentrated in three dense bands, with the stratigraphic integrity of the deposit demonstrated by artefact refits and by optical dating and other analyses of the sediments. Human occupation began around 65,000 years ago, with a distinctive stone tool assemblage including grinding stones, ground ochres, reflective additives and ground-edge hatchet heads.

This evidence sets a new minimum age for the arrival of humans in Australia, the dispersal of modern humans out of Africa, and the subsequent interactions of modern humans with Neanderthals and Denisovans.

segunda-feira, 7 de setembro de 2015

A complexa ocupação das Américas

Estudos apresentam nova data para a entrada humana no continente, mas ainda não explicam toda a diversidade genética das populações nativas

RICARDO ZORZETTO | Edição Online 17:35 23 de julho de 2015

História populacional dos americanos proposta pelo grupo de Raghavan.

Dois estudos internacionais publicados nesta terça-feira, 21 de julho, completam algumas lacunas da complexa e controversa história de ocupação das Américas pelos seres humanos. Apresentados simultaneamente por grupos concorrentes em revistas também concorrentes – a norte-americana Science e a britânica Nature –, os trabalhos ampliam um pouco o que se conhece sobre a conquista da última grande extensão de terra do planeta (com exceção da Antártida) pelo Homo sapiens, mas também deixa em aberto questões que, segundo os pesquisadores, só poderão esclarecidas com novos dados arqueológicos e genéticos.

Os ancestrais dos povos nativos das Américas chegaram ao continente em uma única leva migratória, que teria ocorrido há no máximo 23 mil anos, afirma o grupo do biólogo dinamarquês Eske Willerslev, da Universidade de Copenhague, no artigo da Science. Vindos do extremo leste da Ásia, esses pioneiros teriam alcançado o continente depois de permanecerem estacionados quase 8 mil anos na Beríngia, uma vasta extensão de terras, hoje submersas, que então conectava a Sibéria, na Ásia, ao Alasca, na América do Norte.

Os dados genéticos obtidos por ele e seus colaboradores, entre eles a arqueóloga brasileira Niède Guidon, sugerem que, por volta de 13 mil anos atrás, essa população ancestral separou-se em duas. Uma delas, com distribuição restrita ao norte do continente, teria originado o povo Atabascano, no interior do Alasca, e outros grupos ameríndios da América do Norte, como os Chipewyan, Cree e Ojibwa. A outra teria se espalhado pelo sul da América do Norte e o restante do continente, gerando a maior parte das demais etnias, que em geral tem traços físicos semelhantes aos dos asiáticos.

Esse modelo, porém, não apresenta uma solução convincente para achados na região de Lagoa Santa, em Minas Gerais. Entre 12,5 mil e 9 mil anos atrás, ali vivia uma população com feições faciais parecidas com a dos africanos, mais próximas às dos nativos da Austrália e da Melanésia, na região sul do Oceano Pacífico. Também não explica completamente como algumas populações nativas atuais da América do Sul, como o povo indígena Suruí, de Rondônia, na Amazônia, compartilha uma parte de seu material genético com os povos do Pacífico Sul.

Semelhança genética entre povos da Amazônia e da Australásia: quanto mais quente a cor, maior a afinidade.

Já o estudo publicado na Nature confirma que, além dos Suruí, o povo Karitiana, também de Rondônia, e os Xavantes, que habitam uma área de Cerrado no Mato Grosso, guardam uma semelhança genética que varia de 1% a 2% com populações aborígines da Austrália, da Nova Guiné e das ilhas Andaman, no Golfo de Bengala.

Nesse trabalho, o geneticista David Reich, da Universidade Harvard, nos Estados Unidos, e seus colaboradores brasileiros Maria Cátira Bortolini e Francisco Salzano, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Tábita Hünemeier, da Universidade de São Paulo (USP), e Maria Luiza Petzl-Eler, da Universidade Federal do Paraná (UFPR), concluem que as características genéticas típicas de populações nativas do Pacífico Sul só poderiam ter sido introduzidas no continente pela entrada de uma segunda leva migratória.

Os viajantes desse segundo grupo migratório seriam descendentes de uma população mestiça resultante do cruzamento de povos da Melanésia com asiáticos. Os pesquisadores deram a esse grupo o nome de população Y, inicial da palavra Ypýkuera, que significa ancestral em tupi. Ao chegar à Amazônia, esse grupo se misturou com os primeiros americanos, de feições mais asiáticas. Para Reich e seus colaboradores brasileiros, os Suruí, os Karitiana e os Xavante atuais seriam descendentes dessa miscigenação.
Para chegar a um quadro mais completo, que explique melhor a ocupação do continente e as características genéticas dos povos nativos antigos e atuais, os pesquisadores afirmam que é necessário obter mais dados arqueológicos e genéticos.

Artigos científicos

SKOGLUND, P. et al. Genetic evidence for two founding populations of the Americas. Nature. 21 de jul. 2015.
RAGHAVAN, M. et al. Genomic evidence for the Pleistocene and recent population history of Native Americans. Science. 21 de jul. 2015.

quinta-feira, 13 de agosto de 2015

Bastou uma viagem

Estudo sustenta que uma única leva de caçadores da Ásia colonizou a América há 21 mil anos

MARCOS PIVETTA | ED. 77 | JULHO 2002

A Beríngia foi coberta pelas águas e deu origem ao Estreito de Bering.

A polêmica sobre o momento da chegada do homem à América, um acalorado debate científico, acaba de ser reavivada por um estudo genético com 30 índios nativos do continente, a maioria pertencente a etnias presentes no Brasil. A análise de uma parte da molécula de DNA (ácido desoxirribonucléico) desses descendentes dos povos primordiais que ocuparam o Novo Mundo reforça a tese de que o Homo sapiens atingiu o Alasca, vindo da Ásia, via Estreito de Bering, há cerca de 21 mil anos e em apenas uma leva migratória. Saída da Sibéria, uma pequena população de caçadores-coletores de traços mongolóides (orientais) teria atravessado, por volta dessa época, a Beríngia – uma vasta extensão de terra, hoje coberta pelas águas oceânicas, que ligava os dois continentes – em busca de comida e se instalado na América.
Uma equipe de pesquisadores de nove centros do Brasil e um do Peru, coordenados por Marco Antônio Zago e Wilson Silva Jr., da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (USP), chegou a essa conclusão depois de seqüenciar e estudar nos ameríndios o perfil das mutações e a diversidade do chamado DNA mitocondrial – um tipo de material genético que, se devidamente trabalhado, é capaz de abrir uma janela para o passado e fornecer estimativas aproximadas de processos evolutivos, além de, do ponto de vista clínico, estar potencialmente relacionado à ocorrência de doenças humanas. Para os defensores da teoria clássica de colonização da América, hoje muito questionada por recentes achados arqueológicos e estudos genômicos, houve três movimentos de entrada de grupos asiáticos no continente, o primeiro tendo ocorrido há cerca de 12 mil anos.

Os resultados do novo trabalho sugerem que todos os membros da heterogênea população de ameríndios analisada – 25 índios brasileiros pertencentes a oito etnias (Guarani, Kaiapó, Katuena, Potururaja, Tirio, Waiampi, Arara e Yanomami) e cinco Quechua, do Peru – derivaram de um único grupo ancestral, possivelmente os primeiros colonizadores da América. “Nossos dados biológicos apóiam a teoria de que a entrada do homem no continente é mais antiga do que normalmente se pensa e de que esse processo se deu em apenas uma leva migratória”, afirma Zago, cuja equipe contou com financiamento da FAPESP e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). “Essas populações de ameríndios provavelmente tiveram uma origem comum.”

Para efeito de comparação e calibragem da metodologia empregada, os pesquisadores analisaram o DNA mitocondrial de dez brasileiros não-ameríndios, quatro de origem africana (negros), três de ascendência branca e três descendentes de asiáticos (japoneses). O trabalho da equipe de Zago foi publicado na edição de julho da revista norte-americana The American Journal of Human Genetics, uma das mais importantes da área. Suas principaisconclusões ratificam as idéias centrais de um amplo estudo europeu que ganhou, em 2000, as páginas da revista Nature, e também se baseara no uso do DNA mitocondrial como se fosse um relógio molecular da evolução humana.

Apesar de terem analisado o material genético de um número relativamente pequeno de ameríndios, presentes em apenas dois países sul-americanos, os pesquisadores brasileiros estão convencidos de que seus dados são plenamente confiáveis. “Um estudo com uma amostra maior e mais diversificada chegaria substancialmente aos mesmos resultados”, comenta o geneticista Silva Jr. Também o fato de terem seqüenciado e estudado apenas 50% dos pares de base (unidades químicas) do DNA mitocondrial dos ameríndios – e não 100% – não é visto como uma falha metodológica do trabalho. Ao contrário. “Nosso artigo é o segundo no mundo a mostrar que, com metade do DNA mitocondrial mapeado, é possível chegar aos mesmos resultados do seqüenciamento completo dessa molécula”, assegura Zago.
Desse modo, como era esperado, o material genético dos 30 índios sul-americanos estudados se encaixou em uma das quatro grandes linhagens de DNA mitocondrial que caracterizam os povos nativos da América, chamadas tecnicamente de haplogrupos A, B, C e D. Entre os dez brasileiros de origem não-ameríndia – pessoas que, obviamente, não são candidatas a serem descendentes das primeiras populações que chegaram ao continente -, somente o DNA mitocondrial de um indivíduo branco pertencia a um dos haplogrupos típicos dos nativos americanos. Cada linhagem de DNA mitocondrial apresenta um número e padrão de mutações que lhe conferem uma identidade própria, uma diversidade genética peculiar. É isso que as torna diferentes. Os quatro haplogrupos, no entanto, guardam muita semelhança entre si – como irmãos de uma mesma família – e também com o DNA mitocondrial dos habitantes atuais da Ásia, uma evidência de que os ocupantes primordiais da América vieram daquele continente. Em outras palavras,amatriz dessas quatro linhagens, aparentemente irmãs, é asiática.

Isso, por si só, não é uma evidência concreta de que os quatro haplogrupos se originaram simultaneamente e de uma mesma população. Para demonstrar esse tipo de correlação, o grupo de Zago calculou quando cada um dos quatro haplogrupos de DNA mitocondrial se diferenciou de sua seqüência-mãe. É algo como tentar descobrir a data de nascimento de cada linhagem. Os resultados foram muito semelhantes, sugerindo a existência de um ancestral comum às quatro linhagens em algum momento do passado. Pelas contas dos pesquisadores, o haplogrupo A surgiu há 20,5 mil anos; o B, há 18,1 mil anos; o C, há 21,6 mil anos; e o D, há 23,8 mil anos. “Essa diferença não é estatisticamente relevante no tipo de metodologia que usamos no trabalho”, diz Silva Jr.

“É como se todos os haplogrupos tivessem aparecido mais ou menos ao mesmo tempo.” E quando isso teria ocorrido? Cerca de 21 mil anos atrás, pois esse resultado equivale à idade média de todas as linhagens. Portanto, se os tipos de DNA mitocondrial encontrados hoje em mais de 90% dos povos nativos da América remontam a uma mesma época, isso provavelmente quer dizer que todos os membros desses grupos descendem de uma única leva migratória vinda da Ásia.Nesse tipo de estudo genômico, um dos grandes desafios é levantar subsídios que mostrem onde ocorreu a tal diferenciação do DNA mitocondrial que levou à disseminação maciça dos haplogrupos A, B, C e D apenas na América.
Que evidências existem de que esse processo se deu aqui e não na própria Ásia? Afinal, as quatro linhagens poderiam ter surgido antes da ocupação do Novo Mundo e terem sido trazidas para cá por mais de um movimento migratório, simultâneo ou não. “A presença das linhagens A, B, C e D é minoritária na Ásia, onde predominam outras variedades de DNA mitocondrial”, comenta Sandro Bonatto, pesquisador da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC-RS), que também participou do estudo. “Se essa diferenciação tivesse ocorrido antes da chegada à América, deveria haver hoje mais representantes dessas linhagens naquele continente.”

Efeito gargalo

Para os autores do trabalho com os ameríndios, a origem desses haplogrupos está claramente ligada a um processo de ocupação do continente por uma única e reduzida leva migratória, levada a cabo, possivelmente, por alguns poucos milhares de indivíduos. Se tivessem ocorrido outras migrações, argumentam eles, hoje deveria haver mais linhagens de DNA mitocondrial por aqui, mais antigas ou mais novas do que os quatro haplogrupos. Como os ameríndios apresentam menos diversidade genética do que os asiáticos, os pesquisadores acreditam que os nativos da América sejam o resultado de um processo evolutivo chamado de efeito gargalo: a partir de poucos indivíduos – leia-se baixa diversidade genética – origina-se uma população enorme que vai colonizar uma grande área – as três Américas, no caso.

Quem não trabalha com genômica tem dificuldade em entender como os pesquisadores conseguem construir suas hipóteses teóricas sobre a ocupação da América a partir da análise de alguns milhares de pares de base do DNA mitocondrial. Como esse tipo de material genético pode jogar luz sobre o processo de colonização do Novo Mundo, ocorrido há milhares de anos? Antes de tudo, é preciso compreender a importância – e a especificidade – desse tipo de material genético em relação a todo o genoma humano. Cada célula humana abriga DNA em duas estruturas: o núcleo, que contém mais de 99,9% de todo o material genético da espécie, e uma organela responsável pela produção de energia, a mitocôndria. Enquanto o DNA do núcleo celular apresenta mais de 3 bilhões de pares de bases, o DNA mitocondrial abriga somente 16.500 pares de base e apresenta algumas peculiaridades que o tornam um bom marcador biológico.

Ele é independente do DNA nuclear e é passado para as gerações futuras apenas pela linhagem materna, sem sofrer recombinação com material genético proveniente da ascendência paterna. Mas isso não quer dizer que o DNA mitocondrial é imutável e exatamente igual em qualquer pessoa. Em razão de mutações aleatórias e erros no processo de cópia, os pares de base que formam a sua seqüência sofrem alterações de tempos em tempos. Muitos cientistas acreditam que as mutações do DNA mitocondrial ocorrem num ritmo mais ou menos constante e criam modelos matemáticos para tentar estabelecer, com forma aproximada, quando duas populações distintas tiveram um ancestral comum. “Esse tipo de análise não traz respostas prontas, mas aponta fortes tendências”, ressalta Silva Jr. Foi, grosso modo, isso que os pesquisadores brasileiros e peruanos obtiveram em seu trabalho.
Depois de seqüenciar uma região contínua de 8.800 pares de base do DNA mitocondrial dos 30 ameríndios (e também dos dez brasileiros de origem não-indígena), a equipe deu início à tarefa de tentar decifrar as origens, no tempo e no espaço, desse material genético e inferir quando e em quantas levas o homem chegou à América. Não se trata de um trabalho que parte do nada, do zero, mas sim de algumas premissas assumidas e difundidas em outros trabalhos científicos. Para amparar seus cálculos matemáticos e comparações genômicas que os levariam a estimar o momento da chegada dos primeiros colonizadores do Novo Mundo, os pesquisadores tiveram, logicamente, de adotar um ponto de partida para a existência das formas iniciais de hominídeos na Terra: assumiram, como outros trabalhos também fizeram, que os hominídeos se diferenciaram dos chimpanzés há cerca de 5 milhões de anos.

Em seguida, compararam o DNA mitocondrial desses bichos com o dos ameríndios para estabelecer com que freqüência ocorrem alterações (mutações) nessa região do genoma em humanos. Feitas as contas, mostraram que há anualmente 2.4 x 10-8 substituições (mutações) por par de bases no trecho estudado do DNA mitocondrial dos ameríndios. “Isso equivale a dizer que ocorre uma mutação nessa região a cada 5 mil anos”, comenta Sandro Bonatto. Se essa taxa estiver correta e se a ocupação do Novo Mundo se deu há cerca de 21 mil anos, os ameríndios de hoje devem apresentar pelo menos quatro mutações a mais em seu DNA mitocondrial do que seus ancestrais asiáticos.

Existem várias teorias que procuram explicar a chegada do homem à América a partir da análise de material paleoarqueológico e, mais recentemente, com a ajuda de estudos do DNA humano. O trabalho dos pesquisadores da USP de Ribeirão Preto e seus colaboradores é mais um que se insere nessa crescente tendência de usar a informação genética para tentar entender um processo de colonização cuja compreensão, até bem pouco tempo atrás, dependia basicamente do resgate de ossos de humanos e animais, da análise de artefatos e desenhos feitos por ascendentes de nossa espécie, além de trabalhos sobre a evolução lingüística dos ameríndios e do clima no continente. O estudo não tem a pretensão de esgotar esse polêmico e apaixonante assunto, nem está isento de críticas, sobretudo dos partidários de outras visões sobre a chegada do Homo sapiens ao Novo Mundo. “Mas nossa análise é fria e baseada em dados confiáveis”, salienta Zago.

Até algumas décadas atrás, a visão dominante acerca da colonização era ditada pelos norte-americanos mais tradicionalistas, que sempre difundiram a tese de que houve três movimentos migratórios de populações mongolóides vindos da Ásia. A primeira leva de colonizadores teria chegado há cerca de 12 mil anos anos. Essa linha de estudiosos diz que a primeira cultura a se estabelecer aqui foi a de Clóvis, no Novo México, Estados Unidos, onde, contudo, nunca foram encontradas ossadas humanas, mas, sim, muitas pontas de lança, prova da existência dessa civilização primordial.
Teorias alternativas
Outras correntes postulam que o desembarque inicial da leva de caçadores e coletores vindos da Ásia em direção ao Novo Mundo ocorreu antes dessa data. Um estudo recente, feito por pesquisadores da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), que analisaram o cromossomo Y – transmitido apenas pelo pai para os filhos de sexo masculino – de 18 grupos de ameríndios, sustenta que houve apenas uma onda migratória, entre 15 mil e 30 mil anos atrás – uma conclusão na linha do artigo produzido agora pelos seus colegas da USP de Ribeirão Preto com o DNA mitocondrial.
Há ainda quem, como a arqueóloga Niède Guidon, defenda a tese de que a presença humana na América é bem mais antiga, remontando há cerca de 50 mil anos. Ela sustenta essa idéia a partir de datações realizadas em restos de uma fogueira (que teria sido feita por humanos) encontrados em São Raimundo Nonato, no Piauí, onde ainda foram localizadas pinturas rupestres de mais de 10 mil anos. O sítio arqueológico de Monte Verde, no Chile, também já forneceu evidências de que o homem está na América do Sul há mais de 12 mil anos.
Perda de linhagens
Numa outra linha de trabalho, o bioarqueólogo Walter Neves, do Instituto de Biociências da USP, defende uma hipótese diferente. Baseado na anatomia de esqueletos humanos achados em pontos da América do Sul, entre os quais Luzia, o mais antigo crânio completo de Homo sapiens encontrado no continente (resgatado na região mineira de Lagoa Santa e datado em 11 mil anos), Neves diz que os primeiros ocupantes do Novo Mundo chegaram aqui entre 13 mil e 14 mil anos e não eram mongolóides, mas, sim, membros de uma população asiática similar aos atuais aborígines australianos e negros africanos. O problema é que esse suposto colonizador primordial pode ter se extinguido, sendo suplantado pelos mongolóides.
Não seria possível, portanto, estudar o DNA mitocondrial dos descendentes de Luzia simplesmente porque eles podem não existir. Isso, no entanto, não incomoda Neves. “Esse modelo de ocupação da América defendido pelos geneticistas a partir da análise do DNA mitocondrial de grupos indígenas atuais não bate com o que mostram os fósseis”, afirma o bioarqueólogo. “Eles não levam em conta que pode ter havido perda de linhagens de DNA com o passar do tempo, tanto na Ásia como na América.” Os geneticistas admitem que, se Luzia e seus contemporâneos não deixaram descendentes, não é possível negar ou provar sua existência pela análise das populacões atuais. “Mas nossos dados mostram que a ocupacão da América por mongolóides comecou há pelo menos 20 mil anos, muito antes do período proposto por Neves”, afirma Zago.

Em busca dos males da mitocôndria

Além de ser uma espécie de arquivo molecular do passado, o DNA mitocondrial também pode fornecer pistas importantes sobre mutações potencialmente associadas ao desenvolvimento de algumas doenças, como o mal de Parkinson, Alzheimer e o diabetes melito do tipo 2. Num trabalho publicado na edição de maio do The American Journal of Human Genetics, a mesma revista norte-americana que acolheu o estudo dos brasileiros com os ameríndios, pesquisadores de uma empresa de biotecnologia da Califórnia, a MitoKor, revelaram que seqüenciaram o genoma mitocondrial de 560 pessoas de origem asiática, européia e africana. O esforço da companhia produziu, possivelmente, a maior base de dados com sequências dessa região do DNA humano, composta por apenas 16.500 pares de bases (unidades químicas).

O grande desafio dos cientistas agora é mapear todas as mutações do genoma mitocondrial e descobrir quais dessas alterações podem ser fatores de risco para o aparecimento das doenças citadas. Para atingir esse objetivo, o que abriria caminho para o desenvolvimento de novas terapias contra esses distúrbios, as seqüências genômicas de indivíduos sadios e de portadores de Alzheimer, Parkinson e diabetes vão ser comparadas em detalhe. A tarefa não é fácil nem deve trazer resultados a curto prazo, mas isso não desanima os pesquisadores. “A questão central é que não há respostas simples”, afirma Neil Howell, principal autor do estudo. “Vamos ter de caracterizar o genoma mitocondrial de populações ainda maiores para encontrar as respostas.”

sábado, 8 de agosto de 2015

História da ocupação humana das Américas fica cada vez mais confusa

REINALDO JOSÉ LOPES
COLABORAÇÃO PARA A FOLHA

21/07/2015 15h01 - Atualizado às 22h23

Povos indígenas da Amazônia e do cerrado carregam em seu DNA as marcas de um parentesco insuspeito com aborígines da Austrália e nativos de Papua-Nova Guiné. O resultado, que aparece de forma independente em dois estudos divulgados nesta terça (21), reforça a ideia de que o povoamento original do continente americano foi muito mais complexo do que os arqueólogos costumavam imaginar.
A questão é como explicar exatamente essa complexidade. Enquanto uma das pesquisas diz que duas populações diferentes se misturaram logo no início da presença humana nas Américas, outra defende uma única grande onda migratória no começo, com a vinda posterior de grupos aparentados aos povos da Oceania.

Os levantamentos estão na "Science" e na "Nature", as duas maiores revistas científicas do mundo, e ambas têm participação de pesquisadores brasileiros. No caso da "Science", a arqueóloga Niède Guidon, da Fundação Museu do Homem Americano (PI), é coautora da pesquisa, enquanto o estudo da "Nature" teve participação de Tábita Hünemeier, da USP, Francisco Salzano e Maria Cátira Bortolini, da UFRGS, e Maria Luiza Petzl-Erler, da UFPR.

LUZIA EM FAMÍLIA

A pesquisa traz dados novos para uma polêmica que se arrasta desde o fim dos anos 1980. A questão é saber se a mais antiga brasileira, a célebre Luzia, que morreu há 11,5 mil anos em Pedro Leopoldo, região de Lagoa Santa (MG), de fato representa uma população primitiva com traços "negros".

Outros esqueletos de Lagoa Santa com mais de 8.000 anos, bem como restos humanos de outras regiões das Américas, apresentariam um crânio cujo formato lembra o de africanos, aborígines australianos e outras populações de pele e cabelos escuros da orla do Pacífico. Já o crânio da maioria dos indígenas atuais se parece mais com o de populações da atual Sibéria.

Para Neves e seus colegas, isso indica que Luzia e seu povo teriam surgido a partir de uma população com traços vagamente africanos, os quais, na verdade, eram uma espécie de modelo básico da morfologia craniana dos primeiros seres humanos modernos, mantido pelos habitantes da Oceania, que ficaram confinados em suas ilhas por dezenas de milhares de anos.

Essa população teria chegado primeiro às Américas, atravessando o estreito de Bering. Mais tarde, grupos da Sibéria mais semelhantes aos índios atuais teriam se miscigenado com o grupo de Luzia, dando origem aos indígenas modernos.

O estudo da "Nature" comparou centenas de milhares de pequenas variantes genéticas dos indígenas da América do Sul e da América Central com variantes equivalentes de outras populações espalhadas pelo mundo todo. O método é complicado, mas pode-se dizer que ele procurou testar se algumas dessas populações do resto do mundo tinham mais variantes em comum com os indígenas das Américas do que as outras.
PARENTES
O resultado é que justamente os povos da Oceania, tanto na Austrália quanto em Papua-Nova Guiné e ilhas pertencentes às Filipinas e a Índia, apresentam sutis semelhanças genéticas com os nativos de regiões brasileiras: os suruís e karitianas (grupos de Rondônia) e os xavantes (de Mato Grosso). Algumas análises também incluem os guaranis de Mato Grosso do Sul na lista. Curiosamente, os povos da Oceania têm características vagamente africanas, como a pele negra e o formato do crânio.
É claro que ninguém diria que os xavantes são "negros", porém. O que os autores do estudo propõem, na verdade, é que o grupo que daria origem aos povos da Oceania passou por episódios de miscigenação com tribos de aparência que chamaríamos de "asiática". Essa população já híbrida –batizada por eles com o termo guarani "Ypykuéra", ou "ancestrais"– é que teria chegado aqui e, por sua vez, misturada a uma nova onda siberiana, gerou os índios modernos. A contribuição "oceânica" original não teria passado de uns 2% do total da herança genética dos indígenas amazônicos de hoje.

Rasmus Nielsen, dinamarquês da Universidade da Califórnia em Berkeley (EUA) que coordenou a pesquisa na "Science", discorda. Ele também encontrou variantes "australianas" no DNA dos suruís, mas diz que esse aporte genético parece ter vindo bem depois da colonização original do continente, talvez por meio de outros migrantes da própria Sibéria. De quebra, seu grupo reanalisou os crânios de Lagoa Santa e afirma não ter visto sinal de traços "aborígines" no povo de Luzia.
O interessante é que os geneticistas brasileiros do grupo da "Nature" também sempre viram com ceticismo a ideia da ancestralidade da Oceania nos primeiros habitantes das Américas. Agora, estão revisando essa posição.

"Quando eu vi os resultados pela primeira vez, tive primeiro de desconstruir alguns argumentos que me pareciam muito sólidos, para depois repensar e construir novos", disse Tábita Hünemeier à Folha.
"Acho que o ponto principal é que nós geneticistas não havíamos planteado, por impossibilidade técnica, a possibilidade de os indivíduos de Lagoa Santa serem já misturados com nativos americanos, por causa da morfologia austromelanésia [da Oceania]. Agora sabemos que Luzia poderia muito bem ser uma representante da População Y", explica ela. A esperança de testar essa ideia, afirma Tábita, é obter genomas dos esqueletos de Lagoa Santa –algo tecnicamente muito difícil, mas que talvez não seja totalmente impossível.

TENTANDO ENTENDER A OCUPAÇÃO DAS AMÉRICAS

O que diz a teoria tradicional sobre a ocupação das Américas?
Os primeiros humanos vieram da Ásia, via estreito de Bering, espalhando-se pelo continente. Esse grupo teria características "mongólicas", semelhantes às da maioria dos índios atuais.

Qual o problema com ele?
Esqueletos encontrados no continente –entre eles, o de Luzia, de 11,5 mil anos, da região de Lagoa Santa (MG)– têm traços "negros", africanos, diferentes dos povos asiáticos que teriam dado origem aos nativos americanos.

De onde eles vieram?
A principal hipótese é que elas tenham parentesco com os povos da atual Oceania.
Mas eles não têm traços africanos? Onde entra a Oceania nisso?

Os grupos que saíram da África e foram para a Oceania, há dezenas de milhares de anos, ficaram isolados dos grupos que ocuparam a Ásia e, assim, mantiveram algo da morfologia dos primeiros seres humanos modernos.
Como esse pessoal foi parar na América?

Aí é que mora a confusão. Embora existam hipóteses mais radicais –travessia oceânica–, os trabalhos na "Science" e na "Nature" dão outras explicações.
Quais?

Os dois grupos acreditam em migração por Bering, mas de formas diferentes.
Os cientistas na "Science" sugerem que os grupos ligados à Oceania teriam um papel secundário na ocupação do continente. Chegaram muito depois, e em quantidade muito menor, do que os asiáticos.
Já o artigo na "Nature" diz que ambos os grupos talvez sejam igualmente antigos no continente. Isso implicaria forte miscigenação logo no início da presença humana nas Américas, dando origem a indígenas como certas tribos da Amazônia, como os suruís.