Os humanos hoje são mosaicos, nossos genomas são ricas tapeçarias de ancestrais entrelaçados. Com cada fóssil descoberto, com cada análise de DNA realizada, a história fica mais complexa: nós, os únicos sobreviventes do gênero Homo, abrigamos fragmentos genéticos de outras linhagens estreitamente relacionadas, mas há muito extintas. Os humanos modernos são produtos de uma história extensa de mudanças e dispersões, separações e reuniões – uma história caracterizada por muito mais diversidade, movimento e mistura do que parecia imaginável uma mera década atrás.
Mas uma coisa é dizer que os neandertais cruzaram com os ancestrais dos europeus modernos, ou que os denisovanos recentemente descobertos cruzaram com algum grupo misterioso mais antigo, ou que todos eles cruzaram uns com os outros. Outra é fornecer detalhes concretos sobre quando e onde esses acoplamentos ocorreram. “Temos essa imagem em que esses eventos estão acontecendo em todo o lugar”, disse Aylwyn Scally, geneticista evolucionista da Universidade de Cambridge. “Mas é muito difícil para nós identificar qualquer evento único em particular e dizer, sim, estamos realmente confiantes de que aquele aconteceu – a menos que tenhamos um DNA antigo.”
Os eventos que são identificados, portanto, tendem a ser relativamente recentes, começando com a migração de humanos modernos para fora da África 60.000 anos atrás, durante a qual eles interagiram com parentes hominídeos (como os neandertais e denisovanos) que encontraram ao longo do caminho. Evidências de cruzamento durante qualquer migração antes disso, ou durante eventos que ocorreram anteriormente na África, foram evasivas.
Agora isso está começando a mudar. Em parte devido ao maior poder computacional, “estamos começando a ver a próxima onda de desenvolvimento de métodos”, disse Joshua Akey, professor de genômica do Instituto Lewis-Sigler de Genômica Integrativa da Universidade de Princeton. “E isso está nos permitindo começar a fazer novas inferências a partir dos dados … que a geração anterior de métodos não poderia fazer.”
À medida que os cientistas voltam no tempo e descobrem as relações evolutivas em detalhes sem precedentes, suas descobertas estão complicando a narrativa da história humana e resgatando da obscuridade alguns capítulos anteriormente perdidos. Pistas estão surgindo sobre a influência inesperada do fluxo gênico de antigos hominíneos nas populações humanas modernas antes que estas deixassem a África. Alguns pesquisadores estão até mesmo identificando as contribuições genéticas que os humanos modernos podem ter feito para essas outras linhagens, em uma reversão completa do foco científico usual. Por mais confusos e entrelaçados que esses efeitos possam ser, todos eles moldaram a humanidade como a conhecemos agora.
Velhos Humanos, Novos Truques
Quando os pesquisadores recuperaram o DNA de ossos de Neandertal pela primeira vez, as técnicas disponíveis para entendê-lo eram poderosas, mas relativamente simples. Os cientistas compararam sequências antigas e modernas, registraram locais compartilhados e mutações e conduziram análises estatísticas em massa. Foi assim que eles descobriram em 2010 que o DNA do Neandertal compõe aproximadamente 2% do genoma das pessoas hoje de ascendência não africana, um resultado do cruzamento que ocorreu em toda a Eurásia, começando de 50.000 a 60.000 anos atrás. Foi assim que eles descobriram que o DNA de Denisovan constitui aproximadamente 3% do genoma das pessoas em Papua Nova Guiné e na Austrália.
“Mas esse tipo de abordagem muito simples não é muito bom para classificar a complexidade” de como essas populações perdidas interagiram, disse John Hawks, um paleoantropólogo da Universidade de Wisconsin, Madison. Nem permite que os pesquisadores testem hipóteses específicas sobre como esse cruzamento se desdobrou.
Os geneticistas populacionais poderiam retroceder nos dados de DNA para identificar ancestrais comuns de centenas de milhares de anos atrás e detectar incidentes recentes de fluxo gênico nas últimas dezenas de milhares de anos. Mas discernir cruzamentos que ocorreram entre esses períodos, de eventos “velhos o suficiente para não serem recentes, mas jovens o suficiente para não serem antigos”, disse Hawks, “isso realmente requer um truque extra.” Isso porque os eventos mais recentes mancham suas pegadas sobre os mais antigos; as sequências de DNA deixadas para trás por esses eventos mais antigos são tão fragmentadas e mutadas que são difíceis de reconhecer e ainda mais difíceis de rotular com uma data e local.
Adam Siepel, biólogo quantitativo do Cold Spring Harbor Laboratory, em Nova York, e seus colegas decidiram se concentrar nessas lacunas da narrativa. Eles estavam particularmente interessados em procurar sinais de fluxo gênico de humanos modernos para os neandertais. Esse fluxo de informação genética é mais difícil de estudar do que o inverso, não apenas por causa de há quanto tempo isso aconteceu, mas também porque há menos genomas aos quais se referir: pense em todos os genomas atuais à disposição dos pesquisadores, em vez de um punhado de genomas de Neandertal deixados intactos, ou o único genoma recuperado de Denisovan permanece. O desafio novamente suscitou a necessidade de novos métodos.
Usando uma nova técnica, primeiro em 2016 e depois novamente em uma pré-impressão postada no início deste verão, Siepel e sua equipe descobriram que cerca de 3% do DNA do Neandertal – e possivelmente até 6% – veio de humanos modernos que acasalaram com os Neandertais mais de 200.000 anos atrás. O mesmo grupo que deu origem aos humanos modernos em todo o mundo também forneceu aos Neandertais (pelo menos um pouco) mais DNA do que os Neandertais lhes dariam mais tarde. “Você acha que está apenas olhando para um Neandertal”, disse Siepel, “mas na verdade está olhando para uma mistura de Neandertal e humano moderno.”
“Isso é legal”, disse Hawks. Um nível tão alto de mistura genética, ele acrescentou, “é como dizer que 6% dos carros na estrada que você vê são vermelhos, mas de alguma forma você nunca notou nenhum carro vermelho. Você deve notar isso.” E, no entanto, os métodos de uso geral não. Para Hawks, a omissão sugere que pode haver muito mais material genético compartilhado ainda a ser descoberto, mesmo que ainda não possa ser quantificado com precisão. Técnicas mais avançadas podem mudar isso.
Mais do que um único
A descoberta também aumenta o corpo de evidências já convincente de que houve várias migrações de humanos modernos para fora da África, que remonta a centenas de milhares de anos. Acredita-se que os humanos modernos tenham evoluído na África após a partida dos neandertais e denisovanos, e que tenham permanecido no continente até sua conhecida diáspora fora da África, 60.000 anos atrás. Mas recentemente, evidências fósseis indicaram o contrário: uma mandíbula humana em Israel, relatada no ano passado como datando de 180.000 anos atrás, e um fragmento de crânio na Grécia que é ainda mais antigo, indicam migrações humanas anteriores.
Na verdade, com aquele pedaço de crânio, os arqueólogos podem ter tropeçado em um possível membro do êxodo de longa data que Siepel e sua equipe inferiram em seu estudo genômico. O fóssil, que foi classificado como Neandertal quando foi desenterrado na Grécia na década de 1970, foi analisado no mês passado pela paleoantropóloga Katerina Harvati da Universidade de Tübingen e seus colegas. Estruturalmente, parecia um crânio humano moderno, mas foi estimado em cerca de 210.000 anos – supostamente velho demais para ser moderno naquele local. (Como as semelhanças estruturais com os crânios modernos aparecem em modelos reconstrutivos do fóssil grego, a conclusão é controversa e provavelmente continuará a ser até que o DNA possa ser recuperado para um estudo genético para confirmá-la.)
Agora, a evidência do DNA parece apoiar essa narrativa de migração revisada também. Em retrospecto, “parece bastante natural”, disse Scally, “dizer que as populações humanas e a evolução eram tão complicadas há 200.000 anos, e tão subdivididas e estruturadas … como são hoje.”
“É difícil argumentar que alguma vez houve algum … evento evolucionário especial ou evento genético que desencadeou a evolução dos humanos como os conhecemos”, acrescentou. Os humanos têm evoluído continuamente por meio da mistura de populações variadas por centenas de milhares de anos. (Na verdade, Scally postula que nossa espécie não evoluiu originalmente de uma única população na África, mas sim de muitas populações interconectadas espalhadas por todo o continente.)
“Isso está nos dizendo, ‘Oh, isso não é estranho'”, disse Hawks. “É uma interação contínua.”
O curioso é que a única migração que parece ter deixado descendentes humanos modernos na Europa e na Ásia foi a de 60.000 anos atrás. Os grupos que migraram mais cedo aparentemente morreram ou foram absorvidos pelos neandertais ou outras populações antigas. “Se houvesse eventos anteriores”, disse Scally, “eles não deixaram essencialmente nenhuma ancestralidade ou ancestralidade insignificante em nós hoje”.
Isso pode significar, disse ele, que “este legado de Neandertal pode ser os únicos descendentes que essas pessoas tiveram”. Além disso, quando os neandertais cruzaram com humanos modernos durante migrações posteriores, talvez parte desse DNA tenha se misturado de volta ao genoma humano moderno, incorporando sinais mais antigos da história do Homo sapiens no material genético de indivíduos vivos hoje.
De acordo com a análise de Siepel, esse tipo de mistura aninhada parece ter sido exatamente o que aconteceu com os denisovanos. Quando a equipe examinou o genoma Denisovan, eles encontraram fragmentos de DNA de um hominíneo ainda mais antigo, vestígios de alguma população cujo próprio genoma não foi encontrado ou sequenciado. Pode ter sido o Homo erectus, que se separou dos ancestrais dos humanos modernos e se espalhou pela Eurásia há cerca de 1 milhão de anos. A contribuição deste grupo não identificado “estava no limite do nosso poder de detecção”, de acordo com Siepel, porque constituía apenas cerca de 1% do genoma Denisovan. Durante eventos posteriores de cruzamento, pequenos pedaços daquele 1% foram repassados aos humanos modernos no sudeste da Ásia, Papua Nova Guiné e algumas partes do Leste Asiático. “Um pequeno conjunto de sequências de DNA extremamente divergentes presentes em humanos modernos, se nossa análise estiver correta, teria passado por dois eventos de cruzamento”, disse Siepel.
Um retorno à África
“Basicamente”, resumiu Akey, “a lição é que, quando as populações se encontram, elas se misturam”. Serena Tucci, uma pesquisadora de pós-doutorado no laboratório de Akey, disse que o trabalho mostra “a necessidade que temos de abordagens computacionais mais sofisticadas, de uma estrutura computacional para fazer inferências sobre nosso passado”.
No caso de Siepel, isso significou testar um grande número de hipóteses, inferindo os padrões de herança ramificados de vários genes. Outros cientistas estão começando a confiar em diferentes abordagens probabilísticas. “À medida que o poder computacional continua a se tornar mais sofisticado, esses tipos de métodos se tornarão cada vez mais acessíveis e viáveis de fazer”, disse Akey. “E realmente, você não pode fazer melhor do que esses modelos. Eles usam todos os recursos dos dados.”
Siepel agora espera aplicar sua abordagem a outros aspectos elusivos da história. Ele está particularmente interessado na dinâmica da população pré-histórica no continente africano. Como os eventos de mistura genética antigos afetaram os genomas africanos modernos tem sido pouco estudado – embora um par de pesquisadores tenha relatado recentemente na PLOS Genetics que os humanos na África cruzaram com outro grupo de hominídeos antes e depois de os ancestrais das populações europeias e asiáticas se separarem e migrarem para longe . Pelas estimativas dos cientistas, o DNA desse grupo desconhecido agora representa algo entre 4% e 8% da ancestralidade humana moderna.
Dito isso, a técnica de Siepel poderia fornecer insights mais profundos sobre essas estatísticas e o que elas significam: por exemplo, os pesquisadores que estudam como aquele DNA antigo saiu da África para outras populações podem seguir sua trilha para mapear, ainda que de forma superficial, migrações como ainda desconhecido.
“Acho que a África é uma das áreas que fornecerá muito mais dados no futuro”, disse Chris Stringer, antropólogo do Museu de História Natural de Londres e membro da equipe de pesquisa que estudou o fóssil grego.
Siepel também está usando seu algoritmo para procurar sinais de seleção natural agindo sobre essas sequências de DNA: Os hominíneos antigos eram melhores ou piores por carregar mais genes dos modernos? Até agora, sua equipe não encontrou nenhuma evidência de seleção positiva ou negativa no fluxo de genes de humanos modernos para neandertais há 200.000 anos, o que indica que “a maior parte desse fluxo gênico … é apenas uma assinatura de populações em contato”, de acordo com para Hawks.
“Isso sugere que talvez os Neandertais realmente sejamos nós”, disse ele. “Por mais diferentes que sejam, talvez sejam apenas outra versão de nós.”
Isso é algo que pode ser estudado em outras espécies também: Siepel já começou a olhar para as forças em ação na especiação de certas aves. “O que deveríamos fazer é pegar esses modelos mais complicados que temos agora, essa imagem confusa … e aplicá-la a outras espécies”, disse Scally.
Claro, inferir essas histórias populacionais é um processo complicado. “Também há um limite para o que a genética pode inferir”, disse Akey. Às vezes, cenários históricos alternativos têm basicamente os mesmos efeitos no registro genômico e, nessas situações, métodos ainda melhores de análise genética serão pressionados para extrair respostas dos dados. Ainda assim, acrescentou ele, estamos muito longe de atingir esse limite.
Scally concordou. “Há uma enorme quantidade de informação na diversidade humana hoje”, disse ele. “Ainda há muitas coisas para descobrirmos.”
Publicado em 29/06/2021 02h16
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