Premian con el Nobel de Medicina a Svante Pääbo por sus hallazgos en la evolución humana

El biólogo sueco Svante Pääbo habla durante una rueda de prensa celebrada en Oviedo el 17 de octubre de 2018. / EFE/José Luis Cereijido.

La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska ha concedido el Premio Nobel de Medicina o Fisiología 2022 al investigador sueco Svante Pääbo (Estocolmo, 1955), vinculado actualmente al Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig (Alemania) y al Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (Japón).

Según el jurado, el galardón se le concede "por sus descubrimientos sobre los genomas de los homininos extintos y la evolución humana". Sus hallazgos también le valieron en 2018 el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica.

Sus estudios están vinculados a preguntas que han intrigado a la humanidad desde sus orígenes: ¿de dónde venimos y qué relación tenemos con los que nos precedieron?, ¿qué nos diferencia a nosotros, los Homo sapiens, de los demás homininos (homínidos próximos al ser humano)?

Gracias a su investigación pionera, Svante Pääbo logró algo aparentemente imposible: secuenciar el genoma del neandertal, un pariente extinto de los humanos actuales. También hizo el sensacional descubrimiento de un hominino hasta entonces desconocido: el 'Hombre de Denísova' o denisovano.

Y lo que es más importante, descubrió que se había producido una transferencia de genes de estos homininos ya extinguidos al Homo sapiens tras la migración fuera de África hace unos 70.000 años. Este antiguo flujo de genes hacia los humanos actuales tiene relevancia fisiológica hoy en día, por ejemplo, afectando a la forma en que nuestro sistema inmunológico reacciona a las infecciones.

El trabajo de Pääbo incluye estudios genéticos de neandertales y denisovanos, proporcionando una base para explicar lo que nos hace singularmente humanos. / Nobel Prize.

¿De dónde venimos?

La cuestión de nuestro origen y de lo que nos hace únicos ha ocupado a la humanidad desde la antigüedad. La paleontología y la arqueología son importantes para el estudio de la evolución humana. Sus investigaciones aportan pruebas de que el humano anatómicamente moderno, Homo sapiens, apareció por primera vez en África hace aproximadamente 300.000 años, mientras que nuestros parientes más cercanos conocidos, los neandertales, se desarrollaron fuera de África y poblaron Europa y Asia occidental desde hace unos 400.000 años hasta hace 30.000, momento en el que se extinguieron.

Hace unos 70.000 años, grupos de Homo sapiens emigraron de África a Oriente Medio y, desde allí, se extendieron al resto del mundo. Así, humanos modernos como nosotros y neandertales coexistieron en amplias zonas de Eurasia durante decenas de miles de años. Pero, ¿qué sabemos de nuestra relación con ellos? Las pistas se derivan de la información genómica.

A finales de la década de 1990, se había secuenciado casi todo el genoma humano. Este fue un logro considerable, que permitió realizar estudios posteriores sobre la relación genética entre diferentes poblaciones humanas. Sin embargo, los estudios sobre la relación entre los humanos actuales y los neandertales extintos requerirían la secuenciación del ADN genómico recuperado de especímenes antiguos.

El ADN se localiza en dos compartimentos diferentes de la célula. El ADN nuclear alberga la mayor parte de la información genética, mientras que el genoma mitocondrial, mucho más pequeño, está presente en miles de copias. Después de la muerte, el ADN se degrada con el tiempo y al final solo quedan pequeñas cantidades. También se contamina con el ADN de, por ejemplo, bacterias y seres humanos contemporáneos. / Nobel Prize

Una tarea aparentemente imposible

Al principio de su carrera, Svante Pääbo quedó fascinado por la posibilidad de utilizar métodos genéticos modernos para estudiar el ADN de los neandertales. Sin embargo, pronto se dio cuenta de los enormes desafíos técnicos, ya que, con el tiempo, el ADN se modifica químicamente y se degrada en fragmentos cortos.

Después de miles de años, solo quedan trazas de ADN, y lo que queda está masivamente contaminado con ADN de bacterias y humanos contemporáneos. Como estudiante de postdoctorado con Allan Wilson, un pionero en el campo de la biología evolutiva, Pääbo comenzó a desarrollar métodos para estudiar el ADN de los neandertales, un esfuerzo que duró varias décadas.

En 1990, Pääbo fue contratado por la Universidad de Múnich (Alemania), donde, como profesor recién nombrado, continuó su trabajo sobre el ADN antiguo. Decidió analizar el de las mitocondrias neandertales, orgánulos de las células que contienen su propio ADN. El genoma mitocondrial es pequeño y contiene solo una fracción de la información genética de la célula, pero está presente en miles de copias, lo que aumenta las posibilidades de éxito.

Con sus refinados métodos, Pääbo consiguió secuenciar una región de ADN mitocondrial de un trozo de hueso de hace 40.000 años. Así, por primera vez, tuvimos acceso a una secuencia de un pariente extinto. Las comparaciones con humanos y chimpancés contemporáneos demostraron que los neandertales eran genéticamente distintos. 

Como los análisis del pequeño genoma mitocondrial solo aportaron información limitada, Pääbo asumió entonces el enorme reto de secuenciar el genoma nuclear neandertal. En ese momento, se le ofreció la posibilidad de crear el Instituto Max Planck en Leipzig al que sigue vinculado. En el nuevo centro, Pääbo y su grupo mejoraron constantemente los métodos para aislar y analizar el ADN de los restos óseos antiguos.

El equipo de Pääbo extrajo ADN de especímenes óseos de homínidos extintos. Primero obtuvo un fragmento de hueso de nNandertal en Alemania, el yacimiento que dio nombre a los neandertales. Más tarde, utilizó un hueso de dedo de la cueva de Denisova, en el sur de Siberia, el yacimiento que dio nombre a los denisovanos (izquierda). A la derecha, árbol filogenético que muestra la evolución y la relación entre el Homo sapiens y los homíninos extintos, así como los flujos genéticos descubiertos por Pääbo. / Nobel Prize

Secuenciación del genoma neandertal

El equipo aprovechó los nuevos avances técnicos, que hicieron que la secuenciación del ADN fuera muy eficiente. Pääbo también contrató a varios colaboradores con experiencia en genética de poblaciones y análisis de secuencias avanzados. Y sus esfuerzos tuvieron éxito, logrando publicar la primera secuencia del genoma neandertal en 2010. Los análisis comparativos demostraron que el ancestro común más reciente de los neandertales y el Homo sapiens vivió hace unos 800.000 años. 

El investigador sueco y sus colaboradores pudieron ahora investigar la relación entre los neandertales y los humanos actuales de diferentes partes del mundo. Los análisis comparativos mostraron que las secuencias de ADN de los neandertales eran más similares a las de los humanos contemporáneos procedentes de Europa o Asia que a las de los humanos contemporáneos procedentes de África.

Esto significa que los neandertales y los Homo sapiens se cruzaron durante sus milenios de coexistencia. En los humanos actuales con ascendencia europea o asiática, aproximadamente el 1-4 % del genoma procede de los neandertales.

Excavaciones en la cueva de Denísova.

Un descubrimiento sensacional: los denisovanos

En 2008, se descubrió un fragmento de hueso de dedo de 40.000 años de antigüedad en la cueva de Denísova, en el sur de Siberia. El hueso contenía un ADN excepcionalmente bien conservado, que el equipo de Pääbo secuenció. Los resultados causaron sensación: la secuencia de ADN era única en comparación con todas las conocidas de neandertales y humanos modernos.

El investigador sueco había descubierto un hominino desconocido hasta entonces: el denisovano. Las comparaciones con secuencias de humanos contemporáneos de diferentes partes del mundo mostraron que también se había producido un flujo de genes entre el hombre de Denísova y el Homo sapiens. Esta relación se observó por primera vez en poblaciones de Melanesia y otras partes del sudeste asiático, donde los individuos llevan hasta un 6 % de ADN de denisovano.

Los descubrimientos de Pääbo han permitido una nueva visión de nuestra historia evolutiva. En la época en que el Homo sapiens emigró de África, al menos dos poblaciones de homininos extinguidas habitaban en Eurasia. Los neandertales vivían en el oeste, mientras que los denisovanos poblaban el este del continente. Durante la expansión de los sapiens fuera de África y su migración hacia el este, no solo se encontraron y cruzaron con neandertales, sino también con denisovanos

El equipo de Svante Pääbo en 2010, cuando lograron elaborar el primer borrador del genoma neandertal.  De izquierda a derecha: Adrian Briggs, Johannes Krause, Svante Pääbo y Richard E. Green del Instituto Max Planck.

Padre de la paleogenómica

La investigación de Pääbo también ha dado lugar a una disciplina científica totalmente nueva: la paleogenómica. Tras los descubrimientos iniciales, su grupo ha completado el análisis de varias secuencias genómicas adicionales de homininos extintos.

Sus descubrimientos ofrecen un recurso único, que es utilizado ampliamente por la comunidad científica para comprender mejor la evolución y la migración humanas. Los nuevos y potentes métodos de análisis de secuencias indican que los homininos arcaicos también pueden haberse mezclado con los humanos modernos en África. Sin embargo, todavía no se ha secuenciado ningún genoma de los primeros en ese continente debido a la degradación acelerada del ADN antiguo en los climas tropicales.

Gracias a los hallazgos del nuevo premio nobel de Medicina, sabemos, además, que las secuencias genéticas antiguas de nuestros parientes extintos influyen en la fisiología de los humanos actuales. Un ejemplo es la versión denisovana del gen EPAS1, que confiere una ventaja para la supervivencia a gran altura y es común entre los tibetanos actuales. Otros ejemplos son los genes neandertales que afectan a nuestra respuesta inmunitaria a distintos tipos de infecciones.

 Monje budista en las inmediaciones del Monasterio Rongbo, el más alto del mundo, situado a 5.100 m, a los pies del Everest.

¿Qué nos hace humanos únicos?

Al revelar las diferencias genéticas que distinguen a todos los seres humanos vivos de los homininos desaparecidos, sus descubrimientos sientan las bases para explorar lo que nos hace realmente singulares a los humanos actuales.

El Homo sapiens se caracteriza por su capacidad de crear culturas complejas, innovaciones avanzadas y arte figurativo, así como por cruzar aguas abiertas y extenderse por todo el planeta. Los neandertales también vivían en grupo y tenían un gran cerebro y utilizaban herramientas, pero estas se desarrollaron muy poco durante cientos de miles de años.

Las diferencias genéticas entre nosotros los sapiens y nuestros parientes extintos más cercanos eran desconocidas hasta que se identificaron gracias a los trabajos de Pääbo. Las investigaciones actuales se centran ahora en analizar las implicaciones funcionales que tienen esas características diferentes para aclarar qué es lo que tenemos realmente de humanos únicos.

Los descubrimientos de Pääbo han aportado información importante sobre cómo estaba poblado el mundo en la época en que el ‘Homo sapiens’ emigró de África y se extendió por el resto del mundo. Los neandertales vivían en el oeste y los denisovanos en el este del continente euroasiático. El mestizaje se produjo cuando el Homo sapiens se extendió por el continente, dejando rastros que permanecen en nuestro ADN. / Nobel Prize.

La opinión de Pääbo sobre si los sapiens, neandertales y denisovanos somos o no la misma especie

Los estudios genómicos de Pääbo y diversos restos paleoantropológicos confirman que los sapiens, los neandertales y los denisovanos se reprodujeron sexualmente, una evidencia que suele conducir a una pregunta recurrente: ¿son entonces la misma especie, entendida como organismos que se pueden entrecruzar y tener descendencia fértil?

“Bajo esa definición, los tres grupos serían la misma especie”, explicaba Pääbo a Sinc en 2018, cuando se descubrieron los restos de una hija de neandertal y denisovano“pero nosotros nos mantenemos alejados del debate de si se trata de especies diferentes o no, porque no existe una definición universal de especie”.

El experto pone un ejemplo: “Los osos polares y los grizzlies tienen descendencia fértil en la naturaleza. Sin embargo, se ven diferentes y se comportan de manera distinta, por lo que la mayoría de las personas los considerarían especies diferentes”.

“Por lo tanto, es una discusión académica estéril hablar de si los neandertales y los humanos modernos o los denisovanos son especies separadas o no”, concluye Pääbo, quien en un artículo publicado en Nature reconocía que tampoco le gusta mucho el término ‘híbrido’ para referirse a casos como el de Denny –como cariñosamente se llamó a la joven neandertal-denisovana–, porque eso implicaría que procede de dos especies distintas, cuando la realidad es que los límites taxonómicos entre estos grupos humanos (que podrían ser subespecies de Homo sapiens) todavía son bastante difusos y objeto de debate.

Reacciones

“Demostrar los cruces de sapiens con neandertales y otros homínidos fue todo un cambio de paradigma en evolución humana”, resalta el genetista del CSIC, Carles Lalueza-Fox  (izquierda), que colaboró con Pääbo en la secuenciación del primer genoma neandertal a partir de fósiles hallados en Croacia, Rusia, Alemania y en la cueva de El Sidrón, en Asturias. Lalueza-Fox acompañó al sueco en sus expediciones por esta gruta, donde la temperatura constante permitió que el ADN de los homínidos se conservase a pesar de llevar ahí unos 50.000 años. “Svante tiene una fuerte personalidad y es un visionario. Creo que es el único caso de todo un campo de investigación dominado por una sola persona”, apunta el genetista.

El paleoantrolólogo del CSIC, Antonio Rosas, también coautor del genoma neandertal y colaborador de Pääbo, destaca que su gran aportación científica ha sido unificar dos ámbitos aparentemente incompatibles. “Él ha sido capaz de aglutinar la biología molecular con la arqueología y la paleoantropología en un mismo paradigma”, resalta.

José María Bermúdez de Castro (izquierda), codirector de los yacimientos de Atapuerca, manifiesta: "Se trata de la primera vez que nuestro ámbito científico es reconocido con el Nobel y en mi opinión es un premio muy merecido porque Svante Pääbo ha abierto una caja extraordinaria de posibilidades para la investigación de la evolución humana", valora en conversación telefónica.

"Lo que ha hecho tanto Pääbo como su equipo, porque tiene un equipo magnífico y alumnos aventajados por todas partes, ha supuesto un punto de inicio y de referencia extraordinario, y un punto de inflexión en nuestro ámbito científico", añade Bermúdez de Castro, que recuerda que el genetista sueco ha trabajado también en España con los neandertales hallados en cueva de El Sidrón (Asturias).

El paleontólogo rememora cómo cuando era estudiante, allá por los años 70, ya se hablaba de que la paleontología molecular sería interesante: "Y tanto que lo ha sido. Nosotros siempre hemos estudiado la morfología [de los fósiles], que es lo que teníamos a nuestra disposición y es importantísimo, pero al llegar la genómica se han abierto muchísimas puertas, nuevas líneas de investigación y nuevas preguntas, aunque lamentablemente, no de todos los fósiles se puede sacar ADN".

La secuenciación del genoma de los neandertales, "que son tan característicos y especiales", explica Bermúdez de Castro, fue un salto cualitativo y un punto de inflexión. "Luego apareció el ADN de los denisovanos, y ha creado unas expectativas extraordinarias no sólo en Siberia, también en Asia. Estamos trabajando mucho en China donde hay fósiles que aún no sabemos qué son, y se están relacionando con los denisovanos".

El codirector de Atapuerca señala asimismo que el estudio de las paleoproteínas -cuyo primer estudio en homínidos se publicó en 2020 sobre la especie Homo antecessor- es otro campo vinculado que están desarrollando ahora y para el que tienen grandes expectativas.

Juan Luis Arsuaga (izquierda), codirector de los yacimientos de la sierra de Atapuerca (Burgos), ha colaborado en numerosas ocasiones con el biólogo sueco.

"Le han dado el premio a una amigo. A nivel personal, trabajar con un Nobel es impresionante. Además, ha abierto una línea de investigación nueva. Se lo merece porque es un pionero, un visionario", afirma, al tiempo que recuerda queel ADN más antiguo pertenece a la Sima de los Huesos, en Atapuerca.

Robert Sala (derecha), director del Instituto Catalan de Paleoecología Humana y Evolución Social (IPHES), destaca que el trabajo de Pääbo "ha puesto a nuestro alcance una herramienta muy potente para identificar la evolución, adaptación y movimiento de las poblaciones humanas". "La herramienta genética puesta a punto por Svante Pääbo ha permitido  identificar relaciones a larga distancia  [entre homínidos] pero también ha mostrado la desaparición de poblaciones en distintos momentos de la prehistoria. Muchas veces ha confirmado hipótesis de los prehistoriadores, pero en otras ha puesto en evidencia cambios no detectados previamente", esgrime el experto.

Fuentes: agenciasinc.es |elpais.com | elmundo.es | abc.es | elperiodico.com |  3 de octubre de 2022

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Comentario por Guillermo Caso de los Cobos el octubre 5, 2022 a las 11:23am

Svante Pääbo y la vida secreta de las especies

Un anuncio muy premiado de una importante marca alemana de automóviles decía así: “Llegar el primero no es importante… pero alguien tiene que hacerlo”. Con humor, expresaba el orgullo de la empresa. Porque llegar el primero sí es importante.

Hace falta ser un visionario como Svante Pääbo

Hay que saber escoger el camino adecuado y perseverar sin desanimarse. Hay que ver el futuro donde todos dicen que no hay nada, que es imposible, que no merece la pena perder energías. Hace falta ser un visionario como Svante Pääbo. Porque todos decían que en los huesos fósiles no había nada, que recuperar el genoma de especies desaparecidas era imposible. Pero había mucho, genomas enteros, y resultó que era posible recuperarlos. Y por eso le han concedido a Svante, el hombre tranquilo, el Premio Nobel de Medicina 2022.

Así pues, Svante se sacó de la nada toda una especialidad científica, a caballo entre la paleontología y la genética, que se beneficia de los avances en los dos campos. No cabe dudar de que Svante ha realizado una proeza. ¿Pero qué han aportado a nuestro conocimiento de la evolución sus descubrimientos? ¿Qué sabemos ahora que no supiéramos antes? Esa es la pregunta que intentaré contestar.

Para empezar, los estudios de ADN antiguo nos han servido para establecer relaciones evolutivas entre las especies fósiles y las actuales. ¿Cuál es la especie viviente más emparentada con los mamuts lanudos? El elefante asiático. No resulta demasiado sorprendente teniendo en cuenta que los mamuts lanudos nunca han vivido en África. ¿Pero cuál es la especie viviente más cercana a los gigantescos elefantes de defensas rectas que vivieron en toda Europa y en gran parte de Asia? El elefante de bosque africano. Ese resultado sí que es sorprendente. Nadie lo había imaginado.

Otra aportación importante de los estudios de ADN antiguo es que permite saber qué especies vivientes han intercambiado genes en el pasado (se han cruzado) con especies extinguidas. Por poner un ejemplo, nuestros osos cantábricos, ahí donde los vemos, llevan un pequeño porcentaje de genes de los osos de la cavernas, que se extinguieron hace muchos miles de años. Por lo tanto no se han extinguido del todo, si se puede expresar así.

Algo parecido nos pasa a nosotros con los neandertales. Como tales, los neandertales están extinguidos, pero la mayoría de los seres humanos llevamos genes neandertales en una pequeña cantidad, en torno al 3% en promedio. Y muchos asiáticos y australianos son también portadores de genes de una línea evolutiva asiática, la de los denisovanos, que estaba emparentada con los neandertales. De los denisovanos apenas sabemos nada de su anatomía, aunque conozcamos su genética.

Estos resultados nos obligan a replantearnos el concepto mismo de especie, porque hasta hace poco se decía que una especie no podía intercambiar genes con otra, es decir, que cada especie estaba aislada genéticamente del resto. Pero ahora resulta que todas las especies del mismo género, los osos, por ejemplo, han intercambiado genes con las especies vecinas, así que no es de extrañar que nosotros y los neandertales lo hiciéramos.

Juan Luis Arsuaga (izda.) y Svante Pääbo (decha.) Javier Trueba (MEH), CC BY.

Svante en Atapuerca

El equipo de Atapuerca lleva muchos años colaborando con Svante y su equipo del Instituto Max Planck de Leipzig, en Alemania.

Primero se recuperó el genoma mitocondrial de los fósiles de la Sima de los Huesos, que sigue siendo el ADN humano más antiguo, con mucha diferencia. Morfológicamente, los fósiles de la Sima de los Huesos muestran afinidades con los neandertales, de los que son sus antepasados.

Sin embargo, se encontró que el ADN mitocondrial de la Sima de los Huesos no era como el de los neandertales, sino como el de los denisovanos, mientras que el ADN mitocondrial de los neandertales era del mismo tipo que el nuestro. ¿Cómo se podía explicar esto? Se propuso una hipótesis audaz: había habido entrada de genes africanos a Europa después de la Sima de los Huesos. El ADN mitocondrial se hereda por vía materna, pero un estudio posterior demostró que lo mismo pasaba con el cromosoma Y, que se transmite por vía paterna. La hipótesis atrevida queda confirmada.

La vida secreta de las especies

Finalmente, el estudio del ADN antiguo ha permitido llegar hasta donde la paleontología no puede llegar. Me refiero a la microevolución, la evolución en el interior de las especies, lo que me gusta llamar la vida secreta de las especies. Y ha resultado ser una vida muy agitada, con muchas extinciones locales y recolonizaciones, y frecuentes cuellos de botella, que es como se llaman los momentos en los que la especie pierde muchos efectivos y mucho territorio, y su diversidad genética se reduce al mínimo.

Y precisamente por aquí ha llegado otro descubrimiento que parecía imposible: extraer ADN antiguo del propio sedimento, sin necesidad de fósiles. Lo ha h..., un discípulo de Svante, en la Galería de las Estatuas de Atapuerca y en la cueva Denisova en Siberia.

En el caso de la Galería de las Estatuas, un muestreo enormemente minucioso y exhaustivo llevado a cabo por el equipo de Atapuerca en unas secuencias de sedimentos exquisitamente excavadas ha permitido saber lo que le ocurrió a los neandertales que vivieron allí hace entre 100.000 años y 80.000 años. En pocas palabras, hubo una sustitución de unos neandertales por otros. La especie atravesó en toda Europa un cuello de botella y se perdió mucha diversidad genética. Los que sobrevivieron repoblaron el continente.

Hoy mucha gente nos ha felicitado a los investigadores de Atapuerca. Hemos contestado con una sonrisa. ¡Por la parte que os toca!, nos han dicho. Es un orgullo que nos toque una parte del éxito. Svante se lo merece, su investigación nos ha hecho más grandes a todos.

Fuente: theconversation.com | 3 de octubre de 2022

Por Juan Luis Arsuaga. Catedrático Paleontología. Centro Mixto ISCIII-UCM de Evolución y Comportamiento Humanos. Director científico del Museo de la Evolución Humana, Universidad Complutense de Madrid

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