Svante Pääbo: un arqueólogo del genoma Understand article

Traducido por José Luis Cebollada. Svante Pääbo, investigador en genética evolutiva explica a Eleanor Hayes como se explora el genoma para comprender la evolución humana.

Siempre había imaginado a los arqueólogos arrodillados en un lugar polvoriento, excavando huesos, joyas antiguas o restos de vasijas. Cuando conocí a Svante Pääbo, un ‘arqueólogo del genoma’ ni estaba arrodillado ni trabajaba al aire libre.

Por el contrario, nos encontramos –como no podía ser de otra manera – en el flamante edificio del Advanced Training Centre del European Molecular Biology Laboratory en Heidelberg, Alemania. Su arquitectura refleja la molécula de ADN, los edificios tienen dos pasillos helicoidales con despachos y laboratorios conectados por puentes de cristal que representan los puentes de hidrógeno^w1.

¿Qué relación hay entre la arqueología y el ADN? “Mis colegas y yo hacemos en cierta forma lo mismo que los arqueólogos”, explica el profesor Pääbo. “No excavamos en una fosa antigua sino en el genoma. Estudiamos secuencias de nuestro ADN buscando vestigios de nuestra historia, por ejemplo para averiguar de dónde procedemos y cómo hemos interaccionado con otros humanos.”

Le pregunto ¿Cómo llegó a este campo de investigación? Habla de su temprana fascinación por Egipto, acrecentada por unas vacaciones con su madre en ese país, que le llevó a estudiar Egiptología en la universidad de Uppsala, Suecia. Sin embargo, una vez allí, sus sueños románticos se desvanecieron: “Estudiábamos más sobre las palabras en egipcio antiguo que sobre excavaciones, momias y pirámides, que es lo que yo esperaba.” Desengañado, cambió la arqueología por la medicina y después comenzó su doctorado en inmunología molecular.

Sin embargo, su atracción por Egipto seguía. En los años 80 estaba comenzando la secuenciación del ADN. Seguramente, pensaba Svante Pääbo, a alguien ya se le habrá ocurrido analizar el ADN de las momias egipcias. “Sabía, por mis estudios de Egiptología que había miles de momias en museos y que se descubrían cientos de momias cada año en Egipto.

Pero en la literatura científica no había nada sobre extracción de ADN de momias, así que comencé el trabajo yo sólo.” Como sabía que su director de tesis no se lo consentiría, buscó ayuda en su profesor de egiptología. El trabajo de laboratorio lo realizó por las noches y en fines de semana. El resultado fue el sueño de cualquier joven científico: un artículo en Nature (Pääbo, 1985).

Al terminar su doctorado y con la baza de su artículo en Nature, Svante Pääbo se trasladó a la Universidad de California en Berkeley, EE.UU. Allí comenzó a darse cuenta de lo difícil que resultaba evitar la contaminación cuando se trabaja con muestras de ADN humano. Si el ADN que estaba secuenciando era el de la momia y procedía realmente del antiguo Egipto o si pertenecía a los antropólogos que habían trabajado antes con esa momia. Se centró en la extracción de ADN de otros especímenes antiguos como el lobo marsupial (tigre de Tasmania) ya extinguido o el moa, una especie de avestruz incapaz de volar.

En 1990, con 35 años, se trasladó a la Universidad de Múnich, Alemania, a ocupar una plaza de profesor y continuó trabajando con el ADN de organismos antiguos, incluyendo a los mamuts. La llegada de la PCR (reacción en cadena de la polimerasa) permitió a los investigadores replicar rápidamente muestras de ADN e hizo más fácil detectar la contaminación por ADN usando muestras de control. Esto animó al profesor Pääbo a retomar la investigación sobre el ADN humano en antiguos. En esta ocasión, formaba parte de un equipo que buscaba ADN de uno de los ‘antiguos egipcios’ contemporáneo de los europeos, ‘Ötzi’, el cuerpo de 5000 años de antigüedad en buen estado de conservación en los hielos de los Alpes de Ötztal, en la frontera austro-italiana en 1991.

Animado por el éxito en la investigación que demostró que el ADN mitocondrial de Ötzi (ver diagrama) era muy parecido al de las poblaciones del centro y norte de Europa (Handt et al., 1994), Svante Pääbo retrocedió más en el tiempo –unos 38000 años. Quería usar el análisis de ADN para investigar los orígenes humanos.

“Una de las grandes ideas de los últimos 20 años es que los humanos modernos salieron de África recientemente”, explica el profesor Pääbo. Aunque en África vive mucha menos gente que fuera de África, “encontramos que la mayoría de las variaciones están presentes en África y que cualquiera de fuera de África es a su vez una variante de esa variación. En los últimos 100.000 años un grupo de africanos abandonó África y colonizó el resto del mundo. A mí me gusta decir que desde el punto de vista de la genética molecular, todos somos africanos: o vivimos en África o salimos de allí recientemente.”

Pero los humanos modernos, Homo sapiens, no eran los únicos humanos. Nuestros parientes, los neandertales, H. neanderthalensis, estaban moviéndose por Europa y Asia Occidental (el cercano oriente y oriente medio) desde, aproximadamente, el año 300.000 al año 30.000. Desde entonces, el descubrimiento en 1865 de algunos huesos humanos con apariencia muy antigua en el valle Neander, cerca de Düsseldorf, Alemania, ha surgido la controversia sobre el destino de los Neandertales.Cuando los humanos actuales migraron desde África a Europa, ¿exterminaron a los Neandertales?, ¿les vencieron o por el contrario se cruzaron entre ellos? Svante Pääbo y sus colegas decidieron averiguarlo comparando ADN extraído de los huesos de un ejemplar de Neanderthal de 38.000 años de antigüedad con los de varias poblaciones de modernos humanos.

Estos resultados eran fascinantes: los humanos modernos no africanos tenemos fragmentos de ADN similares a los de los Neandertales pero que no se encuentran en los africanos. De hecho, los datos científicos sugieren que entre el 1% y el 4% del genoma de los no africanos procede de los Neandertales (Noonan et al., 2006).

“La explicación más sencilla es que cuando los primeros humanos salieron de África, fueron hacia Oriente Medio y desde allí siguieron colonizando el resto del mundo. En Oriente Medio los humanos modernos se mezclaron con los Neandertales y sus descendientes incorporaron esas secuencias de ADN y las llevaron a Australia o Papúa-Nueva Guinea o a América”, explica el profesor Pääbo. Sólo la población africana se quedó sin ADN neanderthal (ver el diagrama inferior).

“Lo que más me fascina es que analizando secuencias de ADN podemos contestar preguntas que no se pueden investigar mediante el estudio de los esqueletos de los primeros humanos o de las herramientas de piedra que fabricaron”

Desde 1997 y debido a su temprana fascinación por los orígenes del hombre, el profesor Pääbo ha sido director del Instituto Max Planck de Antropología Evolucionaria en Leipzig, Alemania.

Allí colaboran investigadores del campo de las ciencias y de las humanidades para investigar la historia de la humanidad comparando genes, cultura, habilidades cognitivas, lenguajes y sistemas sociales del pasado y presente de las poblaciones humanas y de los primates próximos a los humanos.

Le pregunto sobre su trabajo como investigador. “Trabajo en el laboratorio pero colaboramos con los que trabajan en excavaciones o los conservadores de los museos que reciben los restos de huesos. Cada vez más, podemos mirar no sólo a una parte del ADN sino a genomas completos; es crucial para poder analizar los datos con ordenadores.” Svante Pääbo, un investigador a pie de laboratorio encuentra esto un poco frustrante. “No conozco las bases de la bioinformática, por eso estoy en manos de esos expertos. Ahora, cuando formamos a los estudiantes nos aseguramos que no descuiden ninguna faceta: los investigadores jóvenes que trabajan fundamentalmente con ordenadores tienen que saber qué están analizando y viceversa.”

@EIROforum: investigación en la ESRF

Uno de los usos más interesantes de las fuentes de rayos-X de alta luminosidad producidos en la European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)^w2 es el estudio no invasivo de los fósiles. Los dientes fosilizados contienen información esencial y pueden usarse para determinar la edad exacta de un joven, cuándo murió, analizando el crecimiento diario de las líneas de esmalte dental.

Uno de los descubrimientos más importantes es que los neandertales alcanzaban la madurez más rápidamente que los modernos humanos, H. sapiens, más incluso que los que dejaron África hace unos 90.000-100.000 años. El patrón encontrado en los neandertales, H. neanderthalensis, parece ser un intermedio entre los encontrados en los primeros miembros del género, (por ejemplo, H. erectus) y los modernos humanos, (H. sapiens). Esto sugiere que el desarrollo lento y una larga infancia son característicos del H. sapiens y que el género Homo cambió desde una forma primitiva de ‘vivir rápido y procrear joven’ a ‘crecer despacio y aprender de tus padres’, estrategia que ha ayudado a que los humanos alcancen la situación actual en el planeta.

Para más información, ver las notas de prensa^w3 o los artículos científicos originales, Macchiarelli et al. (2006) y Smith et al. (2010).

ESRF es uno de los miembros de EIROforum^w4, editor de Science in School.

Actualmente el professor Pääbo trabaja en un pariente humano aún más lejano que los neandertales. A primera vista, su grupo no tenía muy poco con lo que continuar: apenas un fragmento de un pequeño hueso de un dedo encontrado en el sur de Siberia. Los científicos sabían que pertenecía a algún tipo de homínido –o humano- pero inicialmente sabían muy poco más. ¿Qué aspecto tenía?, ¿estaba muy extendido?, ¿podía ser un tipo de homínido encontrado a lo largo de Asia mientras que los neandertales se restringían a las regiones más occidentales?

Comenzaron secuenciando el genoma mitocondrial y descubrieron que era muy diferente tanto de los humanos modernos como de los neandertales. Comparando secuencias de ADN de los tres grupos, fueron capaces de estimar hace cuánto tiempo comenzaron a evolucionar por caminos separados. (Para saber cómo trabajar esto en el aula, ver Kozlowski, 2010.)

Mientras que el último antecesor común del neandertal y los humanos modernos vivió hace medio millón de años, el misterioso homínido se separó del Neandertal y del antecesor humano hace un millón de años. Aquel pequeño fragmento de hueso pertenecía a un pariente de los humanos bastante alejado.

Esta es la primera vez que un homínido nuevo se ha descrito basándose únicamente en el ADN pero, en opinión de Svante Pääbo, estos análisis irán siendo cada vez más habituales. “Este pequeño fragmento de hueso apenas si tiene información sobre la apariencia de su dueño, pero si se conserva suficientemente bien, nuestro siguiente paso será reconstruir el genoma completo a partir de este fragmento. Creo que en el futuro describiremos los organismos que descubramos más por su ADN que por su apariencia”.

Este artículo está basado en una entrevista con Svante Pääbo en el European Molecular Biology Laboratory en junio de 2010.

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