Detecciones de parentesco humano con neandertales, homínidos de la Caverna Denisova y un grupo misterioso

La secuencia más completa hasta la fecha del genoma del neandertal, usando ADN extraído de materia ósea de un dedo de un pie de una mujer que vivió hace 50.000 años, revela una larga historia de mestizaje entre por lo menos cuatro tipos diferentes de humanos que poblaron Europa y Asia en tiempos pretéritos.

El equipo internacional de antropólogos y genetistas formado, entre otros, por Montgomery Slatkin, Fernando Racimo y Flora Jay de la Universidad de California en Berkeley, y Svante Pääbo del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania, obtuvo una secuencia de alta calidad del genoma neandertal y la comparó con los genomas de los humanos modernos y un grupo de humanos primitivos, cuya existencia se conoce solo desde hace unos pocos años y a los que se denomina Homínidos de la Caverna Denisova.

La comparación muestra que los neandertales y los homínidos de Denisova están íntimamente relacionados, y que su antepasado común se separó evolutivamente de los ancestros de los humanos modernos hace unos 400.000 años. Los neandertales y los homínidos de Denisova se separaron evolutivamente hace unos 300.000 años.

Aunque denisovanos y neandertales finalmente se extinguieron, dejaron vestigios duraderos de su herencia genética, ya que de vez en cuando se cruzaron con humanos anatómicamente modernos y tuvieron descendencia conjunta. El equipo de investigación estima que entre el 1,5 y el 2,1 por ciento de los genomas de los humanos modernos no africanos se remonta a los neandertales.

Los denisovanos también dejaron rastros genéticos en los humanos modernos, aunque sólo en algunas poblaciones de Oceanía y Asia. Los genomas de los aborígenes de Australia, Nueva Guinea y algunas islas del Pacífico cuentan en aproximadamente un 6 por ciento con genes denisovanos, de acuerdo con estudios anteriores. El nuevo análisis indica que los genomas de la etnia Han de China y otras poblaciones del continente asiático, así como también de los nativos americanos, contienen, en una proporción de alrededor del 0,2 por ciento, genes denisovanos.

Árbol genealógico de los cuatro grupos de seres humanos que vivieron en Eurasia hace 50.000 años y el flujo de genes que hubo entre ellos en algún momento o momentos de su historia debido al mestizaje. (Imagen: UC Berkeley)

Las comparaciones entre genomas también muestran que los homínidos de Denisova tuvieron descendencia conjunta con un misterioso cuarto grupo de seres humanos primitivos que vivían asimismo en Eurasia en aquellos tiempos. Ese grupo se separó evolutivamente de los demás hace más de un millón de años, y quizá se trate del grupo de los antepasados humanos conocidos como Homo erectus, que, a juzgar por los fósiles hallados en diversas excavaciones, vivía en Europa y Asia hace un millón de años o más.

Tal como demuestra el nuevo y revelador análisis, la historia de los humanos primitivos u homínidos durante ese periodo fue muy compleja. Hubo una gran cantidad de mestizaje que ahora la ciencia comienza a conocer y, probablemente, otros cruces que aún se desconocen.

También se ha descubierto que la mujer neandertal de cuyo hueso del dedo del pie se extrajo el ADN tenía un patrón de escasez de variación genética que denota un alto grado de endogamia. El genoma de la mujer indica que ella era hija de un padre y una madre con un grado elevado de parentesco biológico o consanguinidad entre ambos. El padre y la madre puede que fuesen medio hermanos (concretamente hijos de distinto padre pero de una misma madre), o bien eran tío y sobrina, o tía y sobrino, o abuelo/a y nieto/a, o primos dobles en primer grado (descendientes de dos hermanos/as que formaron parejas con dos personas que a su vez también eran hermanos/as entre ellas).

Otros análisis adicionales sugieren que los tamaños de las poblaciones de neandertales y denisovanos eran pequeños y que la endogamia pudo por tanto ser más común en los grupos de neandertales y denisovanos que en poblaciones de humanos más modernos.

Como parte de este nuevo estudio, Racimo fue capaz de identificar al menos 87 genes específicos en los humanos modernos, que son significativamente diferentes de los genes equivalentes en los neandertales y en los homínidos de la caverna Denisova. Este conjunto de genes distintivos puede que acabe aportando pistas decisivas sobre las diferencias de comportamiento que a los humanos anatómicamente modernos nos distinguen de las poblaciones de humanos primitivos que se extinguieron
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Nueva forma de cultivar células madre intestinales

Se ha demostrado un método que permite hacer crecer cantidades ilimitadas de células madre intestinales, y luego estimularlas para que se conviertan en poblaciones casi puras de diferentes tipos de células intestinales maduras. Usando estas células, los científicos podrían desarrollar y evaluar nuevos fármacos para tratar enfermedades como la colitis ulcerosa.

El intestino delgado, al igual que la mayoría de los demás tejidos del cuerpo, tiene una pequeña reserva de células madre adultas inmaduras que pueden diferenciarse en tipos de células más maduras y especializadas. Hasta ahora, se ha carecido de una buena manera de hacer crecer grandes cantidades de estas células madre, ya que sólo permanecen en estado inmaduro mientras están en contacto con un tipo de células de soporte llamadas células de Paneth.

Unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, y del BWH (Brigham and Women's Hospital) en Boston, en Estados Unidos ambas entidades, han descubierto un modo de reemplazar las células de Paneth con dos moléculas pequeñas que dan soporte a las células madre y estimulan su proliferación. Las células madre cultivadas en una placa de laboratorio que contenga estas moléculas pueden permanecer por tiempo indefinido en estado inmaduro. Añadiendo otras moléculas, incluyendo inhibidores y activadores, los investigadores pueden controlar en qué tipos de células finalmente se convierten.

Células madre puras inducidas a diferenciarse en células de Goblet, que aparecen de color rojo. (Foto: MIT)

"Ésta es la primera vez que se logra esto", subraya Robert Langer, uno de los autores de la investigación.

Tal como argumenta Langer, el logro alcanzado en este nuevo estudio abre la puerta a todo tipo de aplicaciones, que van desde probar con más facilidad, rapidez y fiabilidad la seguridad y la eficacia de fármacos, hasta crear algún día un intestino nuevo para pacientes con enfermedades intestinales.

En la investigación también han participado Jeffrey Karp, de la Escuela Médica de Harvard y el BWH, así como Xiaolei Yin, del Instituto Koch (dependiente del MIT) y del BWH.
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Aclarando el misterio de la fricción con superficies a las que no se toca

Una nueva investigación revela los secretos de la fricción nanométrica producida cuando se emplea un microscopio de fuerza atómica para observar la superficie de ciertos materiales.

Los microscopios de fuerza atómica son capaces de producir imágenes espectaculares de objetos tan diminutos como átomos individuales. Eso es posible gracias a la oscilación de la punta muy afilada de una sonda que se aproxima a la superficie a ser observada. La punta nunca toca la superficie, pero se acerca tanto, a distancias del orden de una milmillonésima parte de un metro, que "siente" la fuerza ejercida por la interacción con los átomos que componen al material que está siendo observado. Estas fuerzas son diminutas, en el orden de los nanonewtons, pero midiéndolas con la suficiente precisión es factible obtener datos del objeto observado que permiten confeccionar una imagen bastante detallada del mismo.

Unos investigadores de la Escuela Internacional Superior de Estudios Avanzados (SISSA, por sus siglas en italiano) de Trieste, Italia, y la Universidad de Basilea en Suiza, han observado y explicado un efecto peculiar, una fuente de "fricción" en este tipo de observaciones nanoscópicas.

Cuando la punta del microscopio oscila sobre ciertas superficies, por ejemplo seleniuro de niobio como ha sido el caso en el nuevo estudio, se pueden observar picos de pérdida de energía justo cuando la punta se encuentra a distancias específicas de la superficie observada, como si fuera frenara, en posiciones específicas, por algún tipo de fricción. Este efecto, que está relacionado con una propiedad de las superficies conocida como ondas de densidad de carga, fue observado experimentalmente por físicos de la Universidad de Basilea y explicado por Franco Pellegrini, Giuseppe Santoro y Erio Tosatti, de la SISSA, por medio de un modelo teórico analizado con el uso de simulaciones numéricas.

Representación gráfica del "sistema" estudiado por Pellegrini, Santoro y Tosatti. (Imagen: SISSA)

Este modelo describe en detalle la interacción entre la punta del microscopio de fuerza atómica y las ondas de densidad de carga. El modelo mencionado reproduce y predice los datos observados experimentalmente.

Conocer bien esta nanofricción es importante en nuestros días, y aún lo será más en el futuro. La miniaturización creciente de los dispositivos electrónicos hace crucial comprender a fondo los mecanismos subyacentes en esas pérdidas de energía.
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