11 febrero, 2010

Se secuencia el genoma humano más antiguo

Hasta el momento sólo se han secuenciado ocho genomas humanos de tres regiones geográficas diferentes: uno africano, cuatro europeos, uno chino y dos coreanos, pero ninguno de un hombre que vivió hace cientos de años.

ResearchBlogging.org“Inuk” murió hace más de 4000 años, vivió muy al norte del continente americano, en Groenlandia, y perteneció a la cultura Saqqaq, una de las primeras culturas del Nuevo Mundo. Sus restos fueron descubiertos en 1980 en Qeqertasussuk, un lugar arqueológico al suroeste de Groenlandia. No se pudo recuperar mucho, pero, bastó con un mechón de pelo (Fig 1b) que se conservó fenomenalmente por miles de años, gracias al permafrost que cubre el territorio ártico.

ancient_human
Fig 1. a)Región donde se desarrolló la cultura Saqqaq. b)Mechón de pelo de donde se extrajo el ADN. c)Comparación entre un cabello de un hombre moderno y un cabello de Inuk. d)Cortes transversales de ambos cabellos.

Esta no ha sido la primera vez que los científicos intentan secuenciar el genoma de un hombre antiguo. Ya se ha secuenciado con éxito el primer borrador del genoma del Neanderthal a partir del ADN obtenido de huesos y dientes. Pero este borrador sólo comprende el 63% del genoma del Neanderthal. El principal problema en secuenciar un genoma antiguo es que el ADN empieza a degradarse una vez que el organismo muere, a pesar que esté bien preservado. La deaminación de las citosinas y uracilos es el principal problema porque resulta en incorporación de bases de manera errónea. Además, el ADN suele contaminarse con ADN de virus, bacterias y de los mismos hombres modernos, ya sean al momento de la excavación o en los análisis de laboratorio.

dna_inuk Para evitar estos inconvenientes, los científicos usaron las mismas técnicas usadas cuando secuenciaron el genoma del mamut. Trataron de minimizar el contacto con el mechón de pelos, manteniéndolo congelado todo el tiempo. Además, en el laboratorio, la muestra sólo fue manipulada por un investigador y le pusieron, al ADN antiguo, sondas específicas que detectaban algún tipo de contaminación con ADN de hombres modernos. Finalmente, alrededor del 85% de ADN extraído fue de origen humano y un 15% de ADN desconocido con trazas de ADN de hongos, virus y bacterias. No se observó evidencias de contaminación con ADN de algún miembro del equipo de investigación.

Usando secuenciamiento de alta resolución se logró una cobertura de 20X (o sea, ese 80% de ADN secuenciado unas 20 veces). Debemos recordar que estas técnicas de secuenciamiento usan librerías de ADN (fragmentos cortos de ADN) que son secuenciados de manera sucesiva, muchas veces, hasta poder ser ensambladas correctamente y dar la secuencia dada. Gracias a su gran cobertura, se obtuvo una buena calidad y exactitud en las secuencias que facilitó el análisis posterior.

Lo primero que saltó a la vista es que Inuk fue varón al identificar al cromosoma Y en su secuencia. Además, se pudieron detectar alrededor de 350000 SNPs (Polimorfismos de un sólo nucleótido). Los SNPs nos pueden dar muchas pistas de la apariencia de Inuk; aunque, nuestro entendimiento de los SNPs aún está en pañales.

Los SNPs revelaron que Inuk provenía de una familia endogámica, sus padres pudieron haber sido hermanos o primos, y que su cuerpo estaba muy bien adaptado a ambientes fríos. Se encontró el alelo A1 más el factor Rhesus, lo cual indica que tenía un tipo de sangre A positivo. Este tipo de sangre es muy frecuente en la costa este de Siberia y el sur de China, esto podría sugerir que su origen puede estar en estas zonas y migraron al Nuevo Continente por el estrecho de Bering. El locus HERC2-OCA2, que en los asiáticos esta asociado con un color de ojos marrón, sugiere que tenía este color de ojos. SNPs en los cromosomas 2, 5, 15 y X sugieren que su color de piel no era clara como de los europeos y que tenía un cabello oscuro y muy delgado, lo que indica que tenía un alto riesgo a sufrir de calvicie. Aún hay muchos SNPs que no han podido ser descifrados los cuales nos podrían dar más pistas sobre su condición física y sus riesgos a determinadas enfermedades.

Al comparar sus genes con los genes de personas modernas que viven en regiones aledañas, se observó que Inuk estaba cercanamente relacionado con tres grupos rusos: los Nganasans, los Koryaks y los Chukchis. Esto sugiere que los antecesores a Inuk colonizaron el Nuevo Mundo de manera independiente a los antecesores de los Inuits y los nativos americanos actuales, quienes ya lo habían hecho muchos años antes que ellos desde Siberia por el estrecho de Bering.

Es muy importante secuenciar estos genomas para entender mejor como ha sido nuestro desarrollo como sociedad, de donde provenimos, cual era la diversidad genética humana hace miles de años, como estaban adaptados a vivir en condiciones climáticas más complicadas que las actuales, como sobrevivían a las mortales enfermedades que ahora nos aquejan. Muchas respuestas pueden ser reveladas entendiendo como han evolucionado nuestros genes.

Referencia:

Rasmussen, M., Li, Y., Lindgreen, S., Pedersen, J., Albrechtsen, A., Moltke, I., Metspalu, M., Metspalu, E., Kivisild, T., Gupta, R., Bertalan, M., Nielsen, K., Gilbert, M., Wang, Y., Raghavan, M., Campos, P., Kamp, H., Wilson, A., Gledhill, A., Tridico, S., Bunce, M., Lorenzen, E., Binladen, J., Guo, X., Zhao, J., Zhang, X., Zhang, H., Li, Z., Chen, M., Orlando, L., Kristiansen, K., Bak, M., Tommerup, N., Bendixen, C., Pierre, T., Grønnow, B., Meldgaard, M., Andreasen, C., Fedorova, S., Osipova, L., Higham, T., Ramsey, C., Hansen, T., Nielsen, F., Crawford, M., Brunak, S., Sicheritz-Pontén, T., Villems, R., Nielsen, R., Krogh, A., Wang, J., & Willerslev, E. (2010). Ancient human genome sequence of an extinct Palaeo-Eskimo Nature, 463 (7282), 757-762 DOI: 10.1038/nature08835

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