Svante Paabo: Pistes d'ADN per el nostre neandertal interior.

Avui els vull explicar què podem aprendre de l'estudi del genoma de persones vives i d'humans extints. Però abans d'això, vull recordar breument una cosa que ja saben: que els nostres genomes, el nostre material genètic, està emmagatzemat en les cèl lules del cos, en els cromosomes, en forma d'ADN, la famosa molècula de doble hèlix. La informació genètica està continguda en forma de seqüència de 4 bases abreujades amb les lletres A, T, C i G. La informació està dues vegades: una a cada cadena; cosa important ja que quan es formen noves cèl lules aquestes cadenes es separen i es sintetitzen noves cadenes a partir de les velles en un procés gairebé perfecte.

Però, és clar, en la natura res és totalment perfecte així que de vegades es comet un error i s'incorpora una lletra errònia. Podem veure el resultat d'aquestes mutacions quan comparam seqüències d'ADN entre els presents a la sala, per exemple. Si comparem el meu genoma amb el de vostès aproximadament unes 1.200 o 1.300 lletres seran diferents entre nosaltres. I aquestes mutacions s'acumulen de forma regular en funció del temps. Així, si afegim un ximpanzé, veurem més diferències. Més o menys una de cada 100 lletres es diferent de les del ximpanzé.

I si a un li interessa la història d'un fragment d'ADN, o de tot el genoma, es pot reconstruir la història de l'ADN amb aquestes diferències observades. En general representem les idees d'aquesta història amb arbres com aquest. En aquest cas és molt simple. Les dues seqüències d'ADN humà es remunten a un ancestre comú molt recent. Més enrere hi ha el que compartim amb els ximpanzés. I pel fet que aquestes mutacions ocorren més o menys en funció del temps podem transformar aquestes diferències per estimar el temps passat des en el qual aquests dos humans, en general, compartien un ancestre comú fa mig milió d'anys i, amb els ximpanzés, està en l'ordre dels 5 milions d'anys.

El que ha passat en els últims anys és que han sorgit tecnologies que permeten veure molts, molts fragments d'ADN molt ràpidament. Per això ara podem, en qüestió d'hores, determinar tot un genoma humà. Tots tenim, clar, dos genomes humans: un de les nostres mares i un dels nostres pares. Tenen una longitud d'unes 3.000 milions de lletres. I descobrirem que els meus dos genomes, o un genoma meu que volem utilitzar, tindrà unes tres milions de diferències, en aquest ordre. I després també un pot començar a descriure la distribució d'aquestes diferències genètiques en el món. I en fer-ho trobem una certa variació genètica a l'Àfrica. I si mirem fora d'Àfrica trobem menys variació genètica. Això és sorprenent, per descomptat, perquè hi ha de 6 a 8 vegades menys gent que viu dins que fora d'Àfrica. Tot i així, les persones d'Àfrica tenen més variació genètica.

A més, gairebé totes aquestes variants genètiques que veiem fora d'Àfrica tenen seqüències d'ADN més estretament relacionades que les d'Àfrica entre si. Però si mirem a dins Àfrica hi ha una component de variació genètica que no té parents propers fora. El model que explica això diu que una part de la variació africana, però no tota, va sortir a colonitzar la resta del món. Aquests mètodes per datar les diferències genètiques han portat a la idea que els humans moderns, humans que en essència són indistingibles de vosaltres i de mi, han evolucionat a l'Àfrica fa molt poc; fa entre 100 i 200 mil anys. I després, fa entre 100.000 i 50.000 anys, van sortir d'Àfrica per colonitzar la resta del món.

Per això sovint m'agrada dir que, des d'un punt de vista genòmic, tots som africans. Actualment, o bé vivim a Àfrica o hem fet un exili molt recent. Una altra conseqüència d'aquest origen recent dels humans moderns és que les variants genètiques en general es distribueixen àmpliament en el món, en molts llocs, i tendeixen a variar com a gradients, si més no vistes a vol d'ocell. I atès que hi ha moltes variants genètiques i tenen diferents gradients, vol dir que si determinem una seqüència d'ADN - un genoma individual - podem estimar amb precisió d'on ve una persona, atès que els seus pares o avis no s'han mogut massa.

Però, significa això, com molta gent sol pensar, que hi ha grans diferències genètiques entre grups de persones - entre continents, per exemple? Bé, també podem començar a fer-nos aquestes preguntes. Hi ha, per exemple, un projecte en curs per fer la seqüència de 1.000 individus -- dels seus genomes-- provinents de diferents parts del món. S'han seqüenciat 185 africans de dues poblacions d'Àfrica. S'han seqüenciat també quantitats similars a Europa i la Xina. I podem començar a comptar les variacions que trobem, quantes lletres varien, en almenys una d'aquestes seqüències individuals. I és molt: 38 milions de posicions variables.

Però podem preguntar-nos: hi ha diferències absolutes entre africans i no africans? Potser la majoria de nosaltres pensa que hi ha una gran diferència. I per diferència absoluta vull dir una diferència que la gent d'Àfrica tingui en una posició en la qual tots els individus, el 100%, tingui una lletra concreta i tots fora d'Àfrica tinguin una altra lletra. I la resposta a això, entre aquests milions de diferències, és que no hi ha cap d'aquestes posicions. Això pot ser sorprenent. Potser un individu estigui mal classificat. Per això podem relaxar el criteri una mica i dir: quantes posicions trobem en les quals el 95% de la gent d'Àfrica tingui una variant, i el 95% tingui una altra variant, i aquest nombre és 12.

Això és molt sorprenent. Això vol dir que en mirar a la gent i veure una persona d'Àfrica i una d'Europa o Àsia no podem, per una sola posició en el genoma i amb una precisió del 100%, predir la seva càrrega genètica. I només per 12 posicions podem esperar estar un 95% segurs. Això pot sorprendre perquè podem, per descomptat, mirar a aquesta gent i dir molt fàcilment d'on vénen ells o els seus ancestres. Ara bé, això significa que aquests trets que mirem i veiem tan fàcilment ... trets facials, color de pell, estructura del cabell ... no estan determinats per gens simples de gran efecte sinó per moltes variants genètiques diferents que semblen variar en freqüència entre diferents parts del món.

Hi ha una altra cosa respecte d'aquests trets que observem molt fàcilment en cada un que crec val la pena considerar, i és que, en sentit molt literal, estan realment en la superfície dels nostres cossos. Són, com acabem de dir, trets facials, estructura del cabell, color de pell. També hi ha una sèrie de característiques com aquelles que varien entre continents que tenen a veure amb el metabolisme dels aliments que ingerim, o amb la forma en que actua el sistema immune sobre els microbis que tracten d'envair els nostres cossos. Però totes aquestes són parts del cos que interactuem directament amb l'entorn, en confrontació directa, si es vol. És fàcil imaginar com en particular aquestes parts del cos es van veure ràpidament influïdes per la selecció de l'entorn i van desplaçar les freqüències de gens implicades en elles. Però si mirem en altres parts del cos les quals no interactuem directament amb l'entorn - Ronyons, fetges, cors - no hi ha manera de dir només mirant aquests òrgans, de quin lloc del món vénen.

Hi ha una altra cosa interessant que ve d'aquesta apreciació que els humans tenen un origen comú recent a l'Àfrica, i és que quan van sorgir aquests humans fa uns 100.000 anys no estaven sols al planeta. Rondaven altres formes d'éssers humans; potser els més famosos eren els neandertals - - aquestes formes humanes robustes de l'esquerra, comparades amb els esquelets moderns de la dreta - que van existir a l'oest d'Àsia i a Europa des de fa centenars de milers d'anys. Així que una pregunta interessant és: Què va passar quan ens vam trobar? Què els va passar als neandertals?

I per començar a respondre aquestes preguntes, el meu grup de recerca -- des de fa més de 25 anys -- treballa en mètodes d'extracció d'ADN de restes de neandertals i animals extints que tenen desenes de milers d'anys. Per tant això implica moltes qüestions tècniques sobre la forma d'extreure l'ADN, de com convertir-lo en alguna cosa que es pugui seqüenciar. Cal treballar amb molta cura per evitar la contaminació dels experiments amb l'ADN d'un mateix. I això, juntament amb aquests mètodes que permeten seqüenciar moltes molècules d'ADN molt ràpidament, ens va permetre, l'any passat, presentar la primera versió del genoma neandertal, de manera que tots puguin veure, a Internet, el genoma Neandertal o almenys el 55% d'aquest que hem pogut reconstruir fins ara. I podem començar a comparar-lo amb els genomes de la gent d'avui dia.

I una pregunta que potser volem fer és: què va passar quan ens vam trobar? Ens vam hibridar o no? I la manera de respondre aquesta pregunta és mirar els Neandertals que vénen del sud d'Europa i comparar-los amb els genomes de la gent d'avui dia. Així doncs, mirem de fer-ho amb parells d'individus començant amb dos africans, observant dos genomes africans, trobant llocs on difereixen un de l'altre, i en cada cas ens preguntem: quin aspecte té el neandertal? Concorda amb un africà o amb l'altre africà? Esperaríem no trobar diferències perquè els Neandertals mai van estar a l'Àfrica. Haurien de ser iguals, no hi ha raó per ésser més propers a un africà que a l'altre. I realment és així. Estadísticament parlant, no hi ha diferència en la freqüència en què els neandertals coincideixen amb un africà o un altre. Però això és diferent si mirem un individu europeu i un africà. Llavors, amb molta més freqüència el neandertal concorda amb l'europeu més que amb l'africà. El mateix és vàlid si comparem un individu xinès amb un africà; el neandertal concordarà més sovint amb l'individu xinès. Això també pot sorprendre perquè els neandertals mai van estar a la Xina.

El model que hem proposat per explicar-ho és que quan els humans moderns van sortir d'Àfrica fa uns 100.000 anys van trobar els neandertals. És de suposar que va passar per primera vegada al Pròxim Orient on vivien neandertals. Si es van hibridar allà, llavors, aquests humans moderns que serien els ancestres de tots els extra-africans, portarien el component neandertal en el seu genoma a la resta del món. Així, avui la gent que viu fora d'Àfrica té prop de 2,5% del seu ADN dels neandertals.

Així tenint un genoma neandertal a mà com a punt de referència i les tecnologies per veure restes antigues i extreuren l'ADN podem començar a aplicar-les arreu del món. I el primer lloc on vam fer-ho va ser al sud de Sibèria, a les muntanyes d'Altai, en un lloc anomenat Denisova, una cova en aquesta muntanya, en la qual el 2008 els arqueòlegs van trobar un trosset d'os -- Aquesta n'és una còpia- i es van adonar que provenia de l'última falange d'un petit humà. I estava tan ben conservat que es va poder determinar l'ADN d'aquest individu en major grau fins i tot que per als neandertals, en realitat, i es va començar a relacionar-lo amb el genoma neandertal i amb la gent actual. Trobem que aquest individu compartia un origen comú per als seus seqüències d'ADN amb els neandertals de fa prop de 640.000 anys. I més enrere, fa 800.000 anys hi ha un origen comú amb els humans actuals.

Aquest individu ve d'una població que comparteix un origen amb els neandertals però anant cap enrere, tenen una llarga història independent. Anomenem a aquest grup d'humans, que després descrivim per primera vegada a partir d'aquest tros d'os diminut, denisovans, en honor al lloc on se'ls va descriure per primera vegada. Així, ens podem preguntar pels denisovans el mateix que pels neandertals: Es van barrejar amb ancestres de la gent actual? Si ens fem aquesta pregunta i comparem el genoma denisovà amb la gent de tot el món trobem amb sorpresa que no hi ha evidència d'ADN Denisovà ni tan sols en la gent que avui viu prop de Sibèria. Però la trobem a Papua Nova Guinea i en altres illes de Melanèsia i del Pacífic. Això significa, probablement, que els denisovans van estar més dispersos en el passat atès que no creiem que els ancestres dels melanesis hagin estat a Sibèria.

Així, estudiant aquests genomes d'humans extints estem començant a fer-nos la idea del que succeïr quan els humans moderns van sortir d'Àfrica. A Occident havia neandertals; a Orient havia denisovans ... i potser també altres formes humanes que encara no hem descrit. No coneixem bé les fronteres entre aquesta gent però sabem que al sud de Sibèria hi havia tant neandertals com denisovans, almenys en algun moment del passat. Els humans moderns van sorgir en algun lloc d'Àfrica; van sortir d'Àfrica, probablement cap a Orient Mitjà. Van trobar als neandertals, es van barrejar, van continuar la dispersió pel món i en algun lloc al sud d'Àsia, trobaren els denisovans i es van barrejar i van continuar cap al Pacífic. Després van desaparèixer aquestes formes primerenques d'humans però avui viuen una mica en alguns de nosaltres en aquesta gent que viu fora d'Àfrica que té el 2,5% del seu ADN dels neandertals, i gent de Melanèsia que en realitat té més o menys un 5% addicional dels denisovans.

Això vol dir que hi ha, després de tot, alguna diferència absoluta entre la gent de fora d'Àfrica i la de dins en què la gent de fora d'Àfrica té aquest component vell en el seu genoma d'aquestes formes extintes d'humans mentre que els africans no? Bé, no crec que sigui així. Probablement, els humans moderns van sorgir en algun lloc d'Àfrica. Es van escampar per Àfrica, és clar, i hi havia formes humanes més velles, més primerenques. I com ens barregem en algun lloc estic bastant segur que un dia quan potser tinguem un genoma d'aquestes formes primerenques d'Àfrica trobarem que també es van barrejar amb humans moderns primerencs a l'Àfrica.

Per resumir: Què hem après en estudiar genomes d'humans actuals i humans extints? Potser aprenem moltes coses però una cosa que trobo important d'esmentar és que crec que la lliçó és que sempre ens hem barrejat. Ens barregem amb aquestes formes primerenques d'humans allà on ens trobem i ens hem barrejat uns amb altres des de llavors.

Gràcies per la seva atenció.

(Aplaudiments)