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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

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Mutación poblacional al final del pleistoceno

Mutación poblacional al final del pleistoceno - Quilo de Ciencia  podcast - CienciaEs.com

Hace 14.500 años la población que vivía en el continente europeo fue sustituida por otra

Aunque hace tan solo unas décadas casi nadie lo hubiera imaginado, la bioquímica y la biología molecular han sido las disciplinas científicas que más han ayudado a ciencias en principio muy alejadas de ellas, como la paleontología. Esta ciencia se dedica al estudio de la evolución de la vida antes del inicio del periodo holoceno, hace 11.700 años.

En el caso de la especie humana, la paleontología está interesada en determinar no solo la evolución de los homínidos, sino también la dispersión de estos por los distintos continentes, lo que ha llevado al Homo sapiens sapiens a colonizar todo el planeta y llegar hasta a la luna. Por si no lo sabía, Homo sapiens sapiens es el nombre científico de la subespecie de Homo sapiens a la que pertenece el ser humano moderno, aunque yo creo que este nombre tiene demasiados “sapiens” para tanto ignorante como parece andar suelto.

Bromas aparte, gracias a la capacidad tecnológica para recuperar ADN de muestras fósiles, y al desarrollo de potentes tecnologías de secuenciación del ADN y de análisis de datos, se han podido realizar hazañas moleculares sin parangón en la historia de la ciencia, que sí hacen honor al “sapiens sapiens” de nuestro nombre. Esto ha sido también posible gracias a la existencia de unos orgánulos celulares cuya importancia no puede ser exagerada: las mitocondrias.

Las mitocondrias son las encargadas de la producción de energía química a partir de la oxidación de los nutrientes. Esta energía química, que generalmente es almacenada en la molécula llamada adenosíntrifosfato, es la que capacita el entramado metabólico de todas las reacciones químicas que hacen posible la vida. Las mitocondrias también participan en el ciclo de división celular, en la muerte celular programada, y en el proceso de diferenciación de células madre a células maduras. En resumen: son fundamentales para los procesos vitales.

Las mitocondrias son unos orgánulos extraordinarios, además de por todas las propiedades anteriores, porque poseen su propio genoma. Las investigaciones llevadas a cabo hasta hoy indican que este genoma es lo queda del genoma inicial de un organismo autónomo, la mitocondria original, que entró en simbiosis con otro. Ese otro organismo es hoy la célula eucariota, es decir, el tipo de célula que forma los animales y las plantas. Esta célula sigue protegiendo y alimentando a las mitocondrias, mientras estas le proporcionan la energía que necesita. La simbiosis continúa y, gracias a ella, también la vida de seres vivos complejos que, de otro modo, no hubieran podido aparecer en la historia de la vida.

Divergencia genética

El genoma de la mitocondria es pequeño, de solo unas 16.000 letras, pero posee unas propiedades que lo hacen muy conveniente para los estudios de genética de poblaciones. La primera propiedad es que es heredado por completo a partir de la madre. Las mitocondrias del espermatozoide son eliminadas tras la fecundación por diversos mecanismos celulares. La segunda propiedad es que este genoma, organizado en un círculo, no sufre recombinación génica, es decir, los genomas de dos mitocondrias no suelen mezclarse entre sí para generar genomas recombinados, mezclados, lo que sí sucede con los genomas de las células eucariotas o de los virus. Esto quiere decir que las diferencias entre los genomas de mitocondrias pertenecientes a diferentes individuos solo se han podido producir por acumulación de mutaciones a lo largo del tiempo, nada más. Cuantos más cambios presenten dos mitocondrias, más tiempo hará que divergieron genéticamente durante la evolución.

Un grupo internacional de investigadores ha reconstruido, a partir de muestras fósiles, los genomas mitocondriales de 35 cazadores-recolectores que vivieron en Centroeuropa desde hace 35.000 a hace 7.000 años. El análisis de las mutaciones de estos genomas a lo largo del tiempo ha permitido a estos científicos extraer dos importantes conclusiones.

La primera es que, por lo que indican sus datos, parece que el Homo sapiens se dispersó a todos los continentes a partir de una sola migración desde África y no a partir de múltiples migraciones. Estas dos hipótesis llevan siendo debatidas desde hace un tiempo, y estos nuevos datos parecen indicar que es la primera la más probablemente cierta.

La segunda conclusión importante es que hace 14.500 años la población que vivía en el continente europeo fue sustituida por otra proveniente de otras localidades que aún no han podido ser determinadas. Esta sustitución de una población por otra se produce, de acuerdo a los datos de los que los paleoclimatólogos disponen, en una época de profundo cambio climático, precisamente cuando el planeta estaba saliendo de la última glaciación.

Como suele ser habitual en los generadores de conocimiento, estos no se conforman con lo descubierto y amenazan siempre con descubrir más, como, por ejemplo, de dónde provenían los que sustituyeron a los europeos originales hace 14.500 años, así como otros misterios sobre la colonización humana del planeta entero. Los investigadores creen que, si son capaces de rescatar y analizar otros genomas mitocondriales fósiles de Europa y de otras partes del mundo, pronto sabremos con certeza qué sucedió en aquellos oscuros años en los que la Humanidad solo comenzaba a balbucear.

Referencia: Posth et al., 2016, Current Biology 26, 1–7 March 21, 2016 http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.01.037

Obras de divulgación de Jorge Laborda

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Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

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Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos

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