El ADN obtenido del sedimento de la cueva de Denísova (Siberia) rastrea la presencia de homínidos y animales durante 300.000 años

La entrada a la cueva Denísova, el famoso sitio en el sur de Siberia donde se han encontrado restos tanto de neandertales como de sus parientes asiáticos, los denisovanos. CRÉDITO: Richard G. Roberts.

En un estudio histórico, científicos de Australia, Alemania y Rusia han utilizado ADN antiguo recuperado de muestras de sedimentos de la cueva de Denísova, en Siberia, para revelar una historia ocupacional detallada de este sitio único por tres grupos distintos de humanos antiguos y una variedad de animales sobre un pasado de 300.000 años.

En las estribaciones de las montañas rusas de Altai, la cueva de Denísova es famosa por ser el lugar donde se descubrió por primera vez los restos fósiles de un enigmático grupo de humanos arcaicos apodados los denisovanos. Es el único sitio en el mundo que se sabe que también fue habitado por sus parientes evolutivos cercanos, los neandertales, y por los primeros humanos modernos.

Durante los últimos 40 años, los arqueólogos rusos han recuperado alrededor de una docena de fósiles de denisovanos y neandertales en dicha cueva, incluido un hueso de la hija de una madre neandertal y un padre denisovano, pero no se han recuperado fósiles humanos modernos de los depósitos. Esta escasez de fósiles humanos ha frustrado los intentos de establecer cuáles de ellos ocuparon la cueva de Denisova en el pasado en distintas ocasiones y qué grupo hizo las herramientas de piedra y otros artefactos excavados en los depósitos.

En este nuevo estudio, un equipo interdisciplinario de científicos reunidos por el profesor Michael Shunkov (izquierda), del Instituto de Arqueología y Etnografía (rama siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia), incluidos geocronólogos de la Universidad de Wollongong (UOW), revela la secuencia de la ocupación humana en la cueva, así como de otros animales que habitaron en las mismas, incluidos osos, hienas y lobos, a partir del análisis genetico de más de 700 muestras de sedimentos.

La investigación, publicada en Nature es el análisis más grande jamás realizado de ADN procedente de sedimentos de un solo sitio.

La identificación de ADN humano antiguo en 175 muestras de sedimento amplía en gran medida nuestro conocimiento de los denisovanos y neandertales en este lugar, y también proporciona la primera evidencia directa de humanos modernos en la cueva de Denísova.

- Los investigadores descubrieron que los denisovanos habitaron la cueva, de forma intermitente, desde hace 250.000 años hasta hace 60.000 años, y fueron responsables de las primeras herramientas de piedra encontradas en el sitio.

- Los neandertales aparecieron por primera vez hace unos 200.000 años, con una variedad particular de ADN que antes se desconocía y había desaparecido hace 40.000 años, similar al momento de su desaparición en otras partes de Eurasia.

- El ADN antiguo de los humanos modernos aparece por primera vez en sedimentos depositados entre hace unos 60.000 y 45.000 años.

Kieran O'Gorman, Zenobia Jacobs y Bo Li recolectan muestras de ADN de sedimentos de depósitos extensamente fosfatados en la Cámara Sur de la Cueva Denisova. Crédito: Richard 'Bert' Roberts, Universidad de Wollongong.

Los geocronólogos de la Universidad de Wollongong, el profesor Richard 'Bert' Roberts, la profesora Zenobia Jacobs, el profesor asociado Bo Li y el estudiante de doctorado, Kieran O'Gorman, recolectaron 728 muestras de sedimentos en una densa cuadrícula de perfiles de sedimentos expuestos en la cueva.

"El análisis del ADN de los sedimentos brinda una oportunidad maravillosa para combinar las fechas que determinamos previamente para los depósitos en la cueva de Denísova con evidencia molecular de la presencia de personas y fauna", dice el profesor Roberts (izquierda).

"Solo recolectar cientos de muestras de las tres cámaras de la cueva y documentar sus ubicaciones precisas, nos llevó más de una semana, pero obtuvimos un conjunto completo de muestras que abarcan más de 300.000 años de historia en Siberia", añade la profesora Jacobs (derecha). 

El nuevo estudio se basa en la cronología detallada obtenida mediante datación óptica de los sedimentos de la cueva Denisova por la Universidad de Wollongong y publicada en Nature en 2019 (aquí y aquí).

"La cronología generada previamente para los sedimentos de la cueva nos permitió elegir los mejores lugares para recolectar las muestras de ADN y aprovechar al máximo los conocimientos extraordinarios del ADN de los sedimentos", precisa la profesora Jacobs.

En el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, en Leipzig, la estudiante de doctorado, Elena Zavala (izquierda), autora principal del estudio, extrajo y secuenció pequeños rastros de ADN mitocondrial humano y animal antiguo de la enorme colección de muestras.

"Estos esfuerzos dieron sus frutos y detectamos el ADN de denisovanos, neandertales y humanos modernos antiguos en el 24 por ciento de las muestras", dijo.

Al hacer coincidir los perfiles de ADN con las edades de las capas, los investigadores encontraron que los primeros humanos en visitar el sitio fueron los denisovanos hace unos 250.000 años, seguidos por los neandertales hace unos 200.000 años. Solo se encontró ADN de neandertal en sedimentos depositados entre 130.000 y 80.000 años atrás. Los denisovanos que regresaron después de este tiempo portaban un ADN mitocondrial diferente al de los denisovanos que estaban allí antes, lo que sugiere que una población diferente había llegado a la región.

El ADN humano moderno aparece por primera vez en las capas iniciales del Paleolítico Superior, las cuales contenían colgantes y otros adornos hechos de huesos y dientes de animales, marfil de mamut, cáscara de huevo de avestruz, mármol y piedras preciosas. "Esto proporciona no sólo la primera evidencia de humanos modernos en este lugar, sino que también sugiere que pudieron haber traído una nueva tecnología a la región", señala Zavala.

Kieran O'Gorman, Zenobia Jacobs y Bo Li recogen muestras de ADN de sedimento de la cámara principal de la cueva Denisova. Crédito: Richard 'Bert' Roberts, Universidad de Wollongong.

Los científicos también encontraron ADN animal en casi todas las muestras e identificaron dos períodos de tiempo en los que ocurrieron cambios climáticos tanto entre las poblaciones de animales como en las de humanos. El primero, hace unos 190.000 años, coincidió con un cambio de condiciones relativamente cálidas a relativamente frías, cuando las poblaciones de hienas y osos cambiaron y los neandertales aparecieron por primera vez en la cueva.

El segundo gran cambio climático ocurrió entre hace 130.000 y 100.000 años, en el que las condiciones relativamente frías se tornan relativamente cálidas. Durante este período, las poblaciones de animales cambiaron nuevamente, los denisovanos desaparecieron y los neandertales quedaron como los únicos ocupantes humanos de la cueva.

"La coincidencia de estos cambios de población con las transiciones climáticas entre los períodos interglacial y glacial sugiere que los factores ambientales jugaron un papel clave en la configuración de la historia humana y faunística de esta región", subaraya el profesor Roberts.

El profesor Matthias Meyer (izquierda), líder del grupo de Técnicas Avanzadas de Secuenciación de ADN en el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva y autor también principal del nuevo estudio,concluye: "Ser capaz de generar datos genéticos tan densos a partir de un lugar arqueológico es como un sueño hecho realidad. Hay tanta información escondida en los sedimentos que nos mantendrá ocupados a nosotros ya muchos otros genetistas durante toda la vida".

Fuentes: phys.org | eurakalert.org | 23 de junio de 2021

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