Homínido de Denísova, nueva especie de Homo, diferente a Neandertales y Sapiens

<p>Juan Luis Arsuaga (derecha) y su equipo durante los trabajos de excavación en la Sima de los Huesos. / Javier Trueba-Madrid Scientific Films</p>
Juan Luis Arsuaga (derecha) y su equipo durante los trabajos de excavación en la Sima de los Huesos. / Javier Trueba-Madrid Scientific Films

Los 28 individuos que vivieron cerca de la Sima de los Huesos hace unos 430.000 años eran de una estatura parecida a la nuestra, aunque bastante más anchos y robustos. Además, usaban preferentemente la mano derecha, las diferencias de tamaño entre mujeres y varones eran como las actuales, y fueron capaces de hablar como nosotros. A pesar de haber averiguado todos estos datos, a los científicos aún les faltaba por aclarar el origen de la especie humana a la que pertenecían.

En diciembre de 2013, un grupo de científicos logró secuenciar el genoma mitocondrial –que se transmite solo por línea materna– casi completo de un fémur humano procedente de este yacimiento. Aunque hasta ese momento las características óseas los relacionaban con neandertales, este trabajo publicado en la revista Nature mostraba que los homínidos de Sima de los Huesos estaban relacionados evolutivamente con los denisovanos (Homo denisova), una población extinguida de parientes lejanos de neandertales que vivió en Siberia, y no con los neandertales europeos.

Este resultado sorprendió mucho a los investigadores, que publicaron ese mismo año en la revista Science un amplio estudio paleontológico que señalaba una relación evolutiva de la Sima de los Huesos con los neandertales, que serían sus descendientes. Sin embargo, el ADN mitocondrial proporcionó una información parcial.

Desde entonces, los expertos han trabajado para secuenciar el ADN nuclear, que se hereda por ambas partes, de los fósiles hallados en la cueva. Pero ha sido una ardua tarea debido a la antigüedad del ADN que se ha deteriorado y reducido a fragmentos muy cortos.

Tras los esfuerzos continuos y gracias a la mejora en el aislamiento de las muestras y las tecnologías de secuenciación del genoma en el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de Leipzig (Alemania), investigadores alemanes, canadienses y españoles han conseguido secuenciar el ADN nuclear en un segundo fémur y en un incisivo.

Las secuencias de ADN nuclear demuestran que los individuos de la Sima de los Huesos eran más cercanos a neandertales que a denisovanos

Los resultados, publicados en Nature, confirman que estos homínidos de la Sima de los Huesos fueron en realidad neandertales primitivos. Las secuencias de ADN nuclear recuperado de estas dos muestras óseas –junto con el análisis del genoma mitocondrial de una de ellas– demuestran que los individuos de la Sima de los Huesos pertenecieron al linaje evolutivo de los neandertales y que eran más cercanos a neandertales que a denisovanos.

Mejora de la tecnología genética

“Hemos esperado muchos años hasta que las técnicas paleogenéticas han avanzado lo suficiente como para que se produzca este pequeño milagro. Excavamos con el máximo cuidado y enorme lentitud para no contaminar los fósiles con nuestro propio ADN”, señala Juan Luis Arsuaga, director científico del Museo de la Evolución Humana de Burgos y coautor del trabajo.

El trabajo indica que la separación entre neandertales y denisovanos es anterior a los 430.000 años que tienen los fósiles de la Sima, y también sugiere que “la separación de la línea que conduce al Homosapiens de las otras líneas –las de los humanos ‘arcaicos’ (Sima de los Huesos, Denisova, neandertales)– se pudo haber producido entre hace 550.000 años y 800.000 años”, subraya Matthias Meyer, primer autor y científico en el department de Genética Evolutiva del instituto alemán

Según los expertos, con este intervalo estimado para la divergencia entre humanos modernos y neandertales, los fósiles de (Homo antecessor) de la Gran Dolina en la misma sierra de Atapuerca, datados entre 800.000 años y un millón de años, se confirman como los mejores candidatos para ocupar la posición clave del último antepasado común de unos y de otros.

Referencia bibliográfica:

Matthias Meyer, Juan-Luis Arsuaga, Cesare de Filippo, Sarah Nagel, Ayinuer Aximu-Petri, Birgit Nickel, Ignacio Martínez, Ana Gracia, José María Bermúdez de Castro, Eudald Carbonell, Bence Viola, Janet Kelso, Kay Prüfer y Svante Pääbo. “Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de los Huesos hominins” Nature 14 March 2016, DOI: 10.1038/nature17405

La primera mantis religiosa fósil hallada en España se conservaba en ámbar

<p>Extremidad prensora de <em>Aragonnimantis aenigma</em>. / Fundación Dinópolis</p>
Extremidad prensora de Aragonnimantis aenigma. / Fundación Dinópolis

Las mantis religiosas son insectos muy conocidos por la postura que adoptan, sus movimientos, su cabeza triangular y sus patas anteriores prensoras, provistas de espinas, para atrapar a sus presas. También son muy populares por el curioso comportamiento que tienen las hembras de algunas especies que decapitan al macho durante la cópula y lo devoran para, de esta forma, aportar nutrientes para la formación de la puesta.

Las mantis pertenecen a un grupo que se originó a partir de las cucarachas, que está también estrechamente emparentado con las termitas

Sin embargo, pocos saben que se trata de un grupo que se originó a partir de las cucarachas, que está también estrechamente emparentado con las termitas, y que presenta en la actualidad una gran diversidad de hasta 2.400 especies distintas. Las mantis viven en hábitats variados, como los desiertos africanos o las selvas de Asia, generalmente en climas cálidos.

En el registro fósil las mantis religiosas son muy escasas porque que corresponden a insectos depredadores y están menos presentes en los ecosistemas en comparación con los que se alimentan de productos vegetales. El nuevo ejemplar, hallado en 2010 en el yacimiento de ámbar de San Just en Utrillas (Teruel), es la primera mantis religiosa fósil encontrada en España, aparte del fósil de una posible ala suelta procedente de rocas de la Sierra del Montsec que no ha sido investigada todavía.

El estudio, publicado en Cretaceous Research, revela que Aragonimantis aenigma –‘la enigmática mantis religiosa aragonesa’–, como la han denominado, data de unos 105 millones de años de antigüedad (periodo Cretácico), por lo que es una de las mantis más antiguas conocidas en el mundo. Según los autores, las más antiguas se han encontrado en Mongolia y son unos 35 millones de años anteriores al ejemplar de Teruel.

Una pata prensora que la distingue de las demás

La nueva mantis hallada tiene una morfología muy primitiva y recuerda a las cucarachas, grupo del que surgieron las mantis, probablemente, al final del periodo anterior, el Jurásico. El ejemplar atrapado en la resina era una ninfa que no había alcanzado el estado adulto. Aunque su tamaño es diminuto se ha podido conservar su parte anterior: cabeza, patas prensoras para cazar (que medían totalmente extendidas 7,5 mm de longitud), patas medias y otras partes del tórax.

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Aspecto general de Aragonimantis aenigma. / Fundación Dinópolis

“Precisamente lo que se ha conservado de ella es lo más importante para caracterizar estos insectos, por ello se ha podido distinguir del resto de mantis conocidas, tanto fósiles como actuales, principalmente por la dotación única de espinas en las patas prensoras para cazar”, señalan los científicos de la Universidad de Barcelona, del Instituto Geológico y Minero de España (IGME) y la Universidad Complutense, entre otros.

Ante la escasez de fósiles, cualquier hallazgo permite reconstruir la evolución de este grupo tan conocido de insectos. En el caso de Aragonimantis aenigma se desconoce la familia a la que pertenece, pero se ha podido determinar que está estrechamente emparentada con el género Burmantis, un grupo de mantis hallado en el ámbar de El Líbano y Myanmar (antigua Birmania).

“No es sorprendente si se tiene en cuenta que anteriormente se habían observado similitudes estrechas entre las faunas de insectos de los ámbares de España y los de Myanmar y El Líbano”, recalcan los autores, que han trabajado con expertos de EE UU, Francia, Reino Unido y El Líbano. El fósil se conserva en la Fundación Conjunto Paleontológico de Teruel-Dinópolis (Museo Aragonés de Paleontología).

Referencia bibliográfica:

Delclòs, X.; Peñalver, E.; Arillo, A.; Engel, M.S.; Nel, A.; Azar, D. y Ross, A. “New mantises (Insecta: Mantodea) in Cretaceous ambers from Lebanon, Spain and Myanmar” Cretaceous Research 60: 91-108 (2016)

Descubre microtomógrafo misterio de 23 millones de años

  • Con el equipo computarizado, diseñado para estudiar roedores de laboratorio, visualizan también milpiés cautivos en ámbar, peces, semillas de importancia biológica y nuevos materiales
  • El desarrollo es de Arnulfo Martínez y Mercedes Rodríguez, investigadores del Instituto de Física
  • La primera aplicación del tomógrafo a la paleontología fue con el estudio de un ámbar con el fósil de un milpiés cautivo desde hace 23 millones de años. El detalle fue tan preciso que se describió a una especie desconocida, hallazgo publicado en 2014 en la revista PLoSONE
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Mercedes Rodríguez y Arnulfo Martínez, investigadores del Instituto de Física de la UNAM.

UNAM. Distinguir la figura de un milpiés cautivo durante 23 millones de años dentro de un ámbar genera asombro, pero conocer a detalle su estructura por cada lado y ubicar sus singularidades hasta saber que pertenece a una especie antes no descrita, produce una sensación de maravilla.

Esto es un ejemplo de lo logrado por Arnulfo Martínez Dávalos y Mercedes Rodríguez Villafuerte, investigadores del Instituto de Física (IF) de la UNAM, quienes han desarrollado un microtomógrafo computarizado de rayos X, capaz de tomar cientos de radiografías para generar una sola imagen en tercera dimensión y así recrear, con asombrosa precisión, la estructura de un pequeño insecto, un pez, una semilla o un nuevo material.

Con la adaptación de conocimiento previo, la miniaturización de algunos componentes y la creación de su propio sistema de algoritmos matemáticos para interpretar señales y convertirlas en imágenes, los doctores en física han logrado un equipo no invasivo y de bajo costo, en comparación con sus análogos comerciales, un instrumento de amplio alcance para apoyar múltiples líneas de investigación, siempre que la muestra a estudiar mida unos centímetros y su densidad sea la adecuada para ser atravesada por rayos X de baja energía.

Rayos X y detectores

“La técnica de esta tomografía existe para estudiar a los seres humanos desde mediados de la década de 1970. Consiste en poner al paciente en una mesa deslizable que pasa por el centro de un anillo, el cual tiene, por un lado, una fuente emisora de esos rayos con suficiente energía para atravesar el cuerpo humano y, por otro, varios detectores que registran las emisiones”, explicó Rodríguez Villafuerte, doctora en física y especialista en física médica.

El haz de rayos X incide desde diferentes direcciones sobre el objeto de estudio (el cuerpo de una persona o, a menor escala, de un ratón de laboratorio) y la radiación que no absorbe el objeto es captada por los detectores que transforman esos rayos en una señal digital que llega a una computadora.

Al hacer un tomógrafo propio, los físicos ya tenían experiencia con ese tipo de equipos. “No inventamos los microtomógrafos, ya existían desde el año 2000, aunque la idea era anterior. Compramos las partes y lo armamos en el laboratorio. Lo importante es que desarrollamos todo el sistema de control de movimientos, adquisición y procesamiento de datos”, señaló Martínez Dávalos, también doctor en física y experto en física médica, área que ha revolucionado el diagnóstico de la práctica médica en el mundo.

Con el desarrollo de algoritmos matemáticos propios, los científicos crearon su equipo sobre una mesa óptica y comenzaron a probar distintas muestras de tamaño pequeño. “Este prototipo está al alcance de un proyecto financiado por el Conacyt o la UNAM, nos permite hacer investigación básica sobre microtomografía y formar recursos humanos en esta área”, añadió.

Primer uso en paleontología

El microtomógrafo computarizado de rayos X es capaz de tomar cientos de radiografías para generar una sola imagen en tercera dimensión.Foto cortesía: Mercedes Rodríguez y Arnulfo Martínez
El microtomógrafo computarizado de rayos X es capaz de tomar cientos de radiografías para generar una sola imagen en tercera dimensión.Foto cortesía: Mercedes Rodríguez y Arnulfo Martínez

La primera aplicación del microtomógrafo a la paleontología ocurrió cuando José Luis Ruvalcaba Sil, investigador del Instituto de Física, y Francisco Riquelme, estudiante del posgrado de Ciencias Biológicas de la UNAM, llevaron a los físicos un pequeño ámbar de 2.5 centímetros de largo con el fósil de un milpiés cautivo en la resina desde hace 23 millones de años.

Es una pieza del Museo del Ámbar Lilia Mijangos, de San Cristóbal de las Casas, Chiapas. Es patrimonio de la nación y está registrado ante el Instituto Nacional de Antropología e Historia (INAH) por su valor científico y cultural. La ventaja de que la técnica de microtomografía de rayos X no sea invasiva permitió que el equipo fuera utilizado para analizar al huésped de la resina.

El resultado fue notable. El detalle del estudio fue tan preciso que se describió a una especie desconocida, hallazgo que fue publicado en agosto de 2014 en la revista PLoS ONE.

Otras aplicaciones

Actualmente el microtomógrafo se utiliza para estudiar tumores en cerebros de ratones de laboratorio, una colaboración que los físicos tienen con especialistas del Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía Manuel Velasco Suárez.

“El equipo permite analizar a detalle tumores implantados en el cerebro de una rata, órgano que mide dos centímetros de largo por 1.5 de ancho”, explicó Martínez Dávalos.

En el área médica también es ideal para el estudio de biopsias, pues se puede observar el interior de una muestra sin necesidad de seccionar. “Una vez que se tienen las imágenes reconstruidas, por ejemplo de la cabeza de un ratón, se pueden establecer varias ventanas para visualizar en la computadora los diferentes tejidos, desde el blando hasta el hueso”, detalló Rodríguez Villafuerte.

Además, ya se planea usarlo para estudiar semillas de interés biológico en la Facultad de Ciencias, así como para analizar la estructura de nuevos materiales.