Ciência

ADN Revela Primeiro Olhar Sobre Antepassado Humano Enigmático

Há quase uma década que os investigadores tentam desvendar a aparência dos Denisova. Agora, temos o primeiro modelo do esqueleto da espécie.quarta-feira, 9 de outubro de 2019

Por Maya Wei-Haas
Uma ilustração mostra a aparência de um Denisova. As investigações genéticas que criaram o modelo do esqueleto Denisova sugerem que estes parentes humanos misteriosos eram semelhantes aos neandertais de várias maneiras, incluindo a testa baixa e os maxilares robustos.

No início deste ano, David Gokhman invocou um fantasma.

Gokhman, na altura doutorando na Universidade Hebraica de Jerusalém, estava a tentar montar o esqueleto de um enigmático antepassado humano, conhecido por Denisova. E apesar de os Denisova poderem ter vivido na Ásia durante dezenas de milhares de anos, os vestígios fósseis encontrados pelos investigadores são escassos – um osso de um dedo mindinho, um fragmento de crânio, um maxilar fraturado e alguns dentes.

Para dar forma a estes vestígios espectrais, Gohkman recorreu ao traço mais convincente da sua existência: o ADN.

Agora, Gokhman e a sua equipa mapearam uma proposta para o esqueleto dos Denisova, usando informações para 32 características esqueléticas codificadas no ADN que foram extraídas de um osso de dedo mindinho. A investigação, publicada na revista Cell, não fornece os valores exatos para as proporções dos Denisova, mas oferece uma visão comparativa entre este tipo misterioso de hominídeo e os Homo sapiens e Neandertais.

“Usar este método para reconstruir o passado é muito entusiasmante”, diz María Martinón-Torres, diretora do Centro Nacional de Investigação sobre a Evolução Humana em Espanha. “Estamos a viver uma era de maravilhas científicas.”

Esta investigação, financiada em parte pela National Geographic Society, indica que os restos dos Denisova podem estar escondidos à vista de todos. Ao longo dos anos, os cientistas descobriram vários fósseis por toda a Ásia. Mas estes fósseis não encaixam nos ramos da árvore genealógica dos hominídeos. Porém, dada a escassez de ossos de Denisova para fins comprativos – e o calor que se faz sentir em grande parte da Ásia a frustrar as possibilidades de extração de ADN – muitos destes fósseis perduram numa espécie de paleo-purgatório, atribuído às categorias indefinidas como o "Homo sapiens arcaico". (Leia sobre dentes antigos que sugerem a existência de um parente humano misterioso.)

Muitas das características recém-propostas podem ajudar nas tentativas de identificação de alguns destes vestígios. O trabalho também liga a identidade dos Denisova a dois crânios fragmentados encontrados perto da cidade de Xuchang, na China.

E também investiga a questão fulcral sobre o que nos torna humanos, diz Liran Carmel, da Universidade Hebraica de Jerusalém, que liderou a equipa de investigação neste novo estudo. Embora uma variedade impressionante de hominídeos tenha palmilhado as terras antigas, só a nossa espécie é que sobreviveu – e ninguém sabe porquê.

“Responder a esta questão é um passo de gigante”, diz Liran.

Fileiras genéticas
A descoberta dos Denisova, anunciada em 2010, contou com o ADN extraído de um osso de dedo mindinho e de um dente robusto, desenterrados na caverna de Denisova, nas montanhas Altai da Sibéria.

“Foi a primeira vez na história da ciência que um novo grupo de humanos foi descoberto com base apenas em ADN”, diz Liran. “Era um enorme mistério.”

O estudo genético continuado começou lentamente a tirar os Denisova da obscuridade. Os resultados revelam que os Denisova se separaram dos seus parentes neandertais há pelo menos 400.000 anos, e enquanto os neandertais criavam raízes pela Europa e pelo Médio Oriente, os Denisova seguiram para leste, para a Ásia. Ao longo do caminho, cruzaram-se com os nossos antigos antepassados e deixaram impressões digitais genéticas que se podem encontrar em populações modernas de ascendência asiática. (Aprofunde a questão sobre as várias linhagens de antepassados humanos misteriosos.)

Tradicionalmente, os paleoantropólogos usam esqueletos fósseis de antigos hominídeos para procurar características que os diferenciem. Mas sem evidências físicas adicionais dos Denisova, não se conseguia atribuir um rosto ao nome. Foi aí que Liran Carmel e a sua equipa entraram. A sequência de "letras" químicas que compõem o ADN codifica instruções para criar proteínas que afetam as características físicas. Contudo, não é possível ler este material genético como se fosse um livro, em parte porque os cientistas precisam de saber as ligações entre as cadeias e as proteínas, e também precisam de saber os níveis de atividade de cada gene.

Uma das formas pelas quais a evolução diminui a atividade génica é através de metilação, ou ligação de marcadores químicos a partes específicas do ADN. Por exemplo, a perda de metilação em certas partes do genoma resulta no crescimento descontrolado de muitos tipos de células cancerígenas.

Cerca de um ano depois da descoberta dos Denisova ter sido anunciada, a equipa de Gokhman estava a estudar os padrões de metilação nos antepassados humanos, que estão fortuitamente preservados em ADN antigo, sob a forma de ajustes na sopa genética do alfabeto. Os investigadores mapearam estes padrões nos genomas dos neandertais e nos humanos modernos, vinculando algumas diferenças de metilação a características anatómicas ou doenças. Mas a equipa queria ir mais longe e, através da metilação, talvez conseguissem calcular as características físicas dos misteriosos Denisova.

"Não tínhamos a certeza de que isto ia resultar, porque nunca tinha sido feito", diz Gokhman, que atualmente é investigador de pós-doutoramento na Universidade de Stanford.

Para determinar a importância que a metilação podia desempenhar, os investigadores examinaram um banco de dados moderno que estabelece as mutações genéticas subjacentes a uma série de doenças humanas. Nesses casos, as mutações fazem com que determinados genes fiquem inativos de uma maneira presumivelmente semelhante ao que acontece devido à metilação. O banco de dados também ajudou a compreender a direção das alterações, como os casos onde uma mutação pode originar dedos mais longos ou mais curtos.

A equipa tomou precauções para tentar prever apenas os aspetos do esqueleto passíveis de serem vinculados aos genes de forma razoável. Por exemplo, se vários genes controlavam um recurso, a equipa só os incluía no modelo se a direção das alterações fosse a mesma para cada gene.

“Por exemplo, se o gene A diz que se parece com um pato, e o gene B diz que se parece com um pato, e o gene C também o faz e assim por diante, então a nossa previsão é a de que se parece com um pato", diz Gokhman. Seguindo este exemplo, se houvesse um ganso na mistura genética, o recurso era excluído do esqueleto proposto.

Finalmente, com as fileiras genéticas alinhadas, testaram o método para prever as diferenças esqueléticas conhecidas nos neandertais e nos chimpanzés em comparação com as dos humanos modernos, e conseguiram uma taxa de precisão de 85%.

Forma Denisova
Os resultados gerais sugerem que os Denisova tinham uma aparência semelhante à dos seus parentes mais próximos, os neandertais, incluindo uma testa baixa e maxilares robustos. Mas havia algumas diferenças importantes.

"O que estamos aqui a ver aqui não é apenas mais um neandertal", diz Murray Cox, da Universidade Massey, que não integrou a equipa do estudo. "Estamos realmente a olhar para um terceiro grupo que parece bastante diferente dos humanos modernos e dos neandertais – isto é muito interessante."

Uma característica particularmente intrigante é a largura do crânio entre os ossos parietais, que compõem os lados e a parte superior traseira do crânio. Esta medida, conhecida por diâmetro biparietal, era surpreendentemente grande nos dois crânios fragmentados, com idades a rondar os 100.000 e os 130.000 anos, descobertos em Xuchang – um dos quais tinha o maior diâmetro biparietal medido até então. Muitos especialistas pensavam que os fósseis poderiam ser dos Denisova, mas sem ADN, não era possível dizer com certeza.

O novo estudo prevê que um diâmetro biparietal amplo – maior que o dos humanos modernos e dos neandertais – aponta para uma identidade Denisova. Das oito características previstas pelos traços apresentados pelos crânios de Denisova, presentes nos fósseis de Xuchang, sete estão alinhadas com as previsões da equipa.

“Foi um momento de revelação para todos nós”, diz Camel, descrevendo um momento de enorme alegria.

Em maio deste ano, quando outros investigadores anunciaram a descoberta de um maxilar de Denisova numa caverna no planalto do Tibete, o primeiro Denisova encontrado fora da Sibéria, o modelo foi testado novamente. Assim que Gokhman soube da descoberta, correu para o seu perfil para verificar a previsão. Ficou emocionado quando descobriu que todas as características recém-descritas correspondiam, desde a altura do maxilar inferior até ao arco alongado debaixo dos dentes.

Retrato de família hominídeo
Este estudo já está a gerar ondas de entusiasmo entre os investigadores de hominídeos, que estão avidamente a comparar as medidas previstas com outros restos mortais. Xiujie Wu, investigadora no Instituto de Paleontologia e Paleoantropologia de Vertebrados da China, diz por email que as características propostas parecem estar alinhadas com os restos não identificados encontrados em Xujiayao, no norte da China.

“Basicamente, não sabemos nada sobre a morfologia Denisova, por isso, todos os avanços são importantes.”

por MURRAY COX, UNIVERSIDADE MASSEY, NOVA ZELÂNDIA

Mas nem todas as características propostas se encaixam nos poucos restos de Denisova encontrados até agora, como a espessura do esmalte e largura da ponta dos dedos. Bence Viola, paleantropologista na Universidade de Toronto e especialista em morfologia fóssil Denisova, diz que o foco nestas características em particular pode fazer com que percamos de vista as questões mais importantes.

"Eu acho espetacular que consigam fazer estas coisas", diz Bence, enfatizando que a equipa fez o melhor que pôde com informações muito limitadas. O modelo ainda não tem precisão suficiente para criar identificações exatas dos Denisova a partir de fósseis pequenos, e com base apenas nesses dados, mas é um guia útil para as futuras investigações.

"Este trabalho é muito empolgante e amplia as fronteiras sobre o que pode ser obtido a partir de genomas antigos", diz Chris Stringer, do Museu de História Natural de Londres. “Mas o trabalho depende de uma complexa cadeia de extrapolações que devem agora ser avaliadas pela comunidade científica.”

Por um lado, não se sabe qual é a variação que o estudo ignora na população Denisova, observa Cox. Os estudos genéticos, incluindo a investigação de Cox, sugerem que o grupo era incrivelmente amplo, com algumas populações a evoluírem separadamente durante dezenas de milhares de anos. Uma linha Denisova era quase tão diferente de outra linha Denisova como era dos neandertais.

Ainda existem muitas incertezas sobre a forma como os padrões de metilação se relacionam com as características esqueléticas, diz Genevieve Housman, investigadora de pós-doutoramento na Universidade de Chicago que estuda genética e epigenética de primatas.

As mutações que fazem com que um gene perca a sua função são como os interruptores de luz – o gene está ligado ou desligado, diz Nicholas Banovich, especialista em genómica humana no Translational Genomics Research Institute. A metilação é como um botão de volume que ajusta a quantidade de atividade do gene. Assim, como os próprios autores do estudo destacam, as características esqueléticas previstas só podem ser consideradas distintas quando comparadas com as dos seres humanos modernos ou dos neandertais. A quantificação da mudança permanece fora de alcance.

Ainda assim, Cox e os outros investigadores estão entusiasmados com o estudo. “Basicamente, não sabemos nada sobre a morfologia Denisova, por isso, todos os avanços são importantes.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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