dilluns, 25 de juny de 2012

Genoma neandertal: rumors...

L'investigació amb els dos genomes d'homínids arcaics que tenim a l'abast fins ara, un dels quals, concretament el neandertal, està incomplet i s'ha hagut de reconstruïr, i un cop reconstruït, s'ha hagut de restaurar, continua: els primers articles anaven dirigits a contestar la pregunta de si hi va haver encreuament amb els humans moderns, i en cas que sí, on, quan, quant i com.



Un cop mig contestades aquestes preguntes, que s'han contestat de manera incompleta i indecisa, ja podem passar a contestar coses més interessants, com ara: aquests gens que ens han arribat dels denisovans i neandertals, tenen alguna "funció"? Hi ha variació entre poblacions de diferents continents, o bé som tots iguals?

Com a resposta, us adjunto un resum del que sembla ser un article interessant, de la mà de l'equip del nostre vell conegut Svante:

Sriram Sankararaman 1 ,2, Nick Patterson2, Swapan Mallick1 ,2, Svante Paabo3, David Reich1 ,2
1Harvard Medical School, Boston, USA, 2Broad Institute of Harvard and MIT, Cambridge, USA, 3Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology, Leipzig, Germany

Analysis of the genomes of archaic hominins, such as Neandertals and Denisovans, has revealed that these groups have contributed to the genetic variation of modern human populations. Yet, we know little about how these ancient mixtures have shaped the genetic structure of human populations and even less about their impact on human evolution. To answer these questions systematically, we need a map of archaic ancestry i.e., a map that labels whether each region of an individual genome is descended from these archaics.
Building such a map is technically challenging because of the antiquity of these gene flow events. We have identified signatures based on patterns of variation at single SNPs as well as haplotypes that are informative of ancient gene flow. We propose a principled method based on the statistical framework of Conditional Random Fields (CRFs) that integrates these patterns leading to highly accurate predictions.
We applied our method to polymorphism data in European and East Asian individuals from the 1000 genomes project, in conjunction with the draft sequence of the Neandertal genome, to obtain the first genomewide map of Neandertal ancestry. Analysis of this map reveals several findings:

1. We identify around 35,000 Neandertal-derived alleles in Europeans and 21,000 in East Asians.
2. The map allows us to identify Neandertal alleles that have been the target of selection since introgression. We identified over 100 regions in which the frequency of Neandertal ancestry is extremely unlikely under a model of neutral evolution. The highest frequency region on chromosome 4 has a frequency of Neandertal ancestry of about 85% in Europe and overlaps CLOCK, a key gene in Circadian function in mammals. The high frequency, Neandertal-derived variant is specific to Europeans; it is not very common in East Asians. This gene has been found in other selection scans in Eurasian populations, but has never before been linked to Neandertal gene flow.
3. Several of the Neandertal-derived alleles identified in 1) above are found in the  >6,000 SNPs associated with common diseases listed in the NHGRI catalog. These Neandertal derived variants are found to be risk variants associated with obesity and protective variants against breast cancer.
4. We also investigate the possibility of using this map to reconstruct the genome of the introgressing Neandertal. Using the ancestries in Europe and East Asia, we can reconstruct about 600 Mb which we expect to increase with larger samples and additional populations.


Què vol dir tot això? Diverses coses: la primera és que sembla que els europeus porten més al·lels neandertals que els asiàtics de l'est: això contradiu el primer estudi sobre el genoma neandertal, al qual es deia que el % d'aquest ADN neandertal no variava entre no-africans, perquè hi va haver un sol episodi d'encreuament en un lloc molt concret. Ara bé, en desconec els detalls, com ara quanta gent han analitzat, i una altra pega molt gran que tenen aquests estudis són les etiquetes. Sí, les etiquetes que els americans posen a tothom segons el seu punt de vista, i que moltes vegades només serveixen generar confusió: "east asians" "europeans" "middle easterners" "sub-saharans" etc.


Passem a coses encara més interessants: sembla que alguns d'aquests al·lels són realment "beneficiosos", és a dir, que no serien ADN broça, i que s'han conservat fins als nostres dies perquè realment ens han "ajudat" d'alguna manera o altra. Es tracta concretament del gen CLOCK, involucrat en els ritmes circadians (ritmes que determinen a quina hora tenim son, a quina hora tenim gana, etc, explicat d'una manera molt simple i barroera). Doncs bé, el 85% dels europeus porta l'al·lel heretat dels neandertals per a aquest gen, i només el 15% restant portaria l'al·lel(s) "sàpiens". Aquesta selecció tant acusada no s'ha observat en els asiàtics de l'est. Es desconeixen dades per a altres poblacions.


Hi ha altres al·lels interessants que semblen provenir dels neandertals. És el cas d'algunes variants relacionades amb el risc de desenvolupar obesitat i d'altres variants protectores contra el càncer de pit.

Els autors estan pensant en reconstruïr el genoma del neandertal "introgressat" (???????) fent servir els al·lels neandertals que han arribat fins a l'actualitat. Una mica com resconstruïr un trencaclosques ajuntant petites peces que es troben repartides a l'atzar dins de cada persona d'arreu del planeta.




















3 comentaris:

  1. Muy interesante, aunque el detalle está por aclarar (hay muy poca información en esa nota).

    "... la primera és que sembla que els europeus porten més al·lels neandertals que els asiàtics de l'est: això contradiu el primer estudi sobre el genoma neandertal, al qual es deia que el % d'aquest ADN neandertal no variava entre no-africans, perquè hi va haver un sol episodi d'encreuament en un lloc molt concret".

    En realidad no porque lo que está diciendo (asumiendo que las muestras de modernos son representativas y por tanto el resultado generalizable) es que hay más diversidad de genes aparentemente neandertales en Europa (y en India? o en Arabia?) que en Asia Oriental. Pero también hay más diversidad en general, puesto que Asia Oriental parece haber pasado por un embudo genético severo (además del de Out-of-Africa).

    He echado un vistazo rápido a los SNPs registrados en SNPedia para CLOCK y no he visto ninguno que sea notable entre europeos - y sobre todo que sea muy diferente entre europeos e indios, lo que me parece una comparación al menos tan importante, sobre todo si vamos a empezar a especular con mezclas extras en "Europa".

    Ahora bien, el tema de la selección me parece interesante. No tanto por el ritmo circadiano y su posible relación con ciertos temas (psicología, obesidad), sino sobre todo porque CLOCK está, parece ser, muy relacionado con la enzima Situlina (y el gen SIRT1) que en la levadura se relaciona con silenciamiento epigenético.

    Este silenciamiento/activamiento epigenético puede tener consecuencias importantes en el fenotipo. Podría quizá silenciar genes de pigmentación, favoreciendo la adaptación relativamente rápida a ambientes subárticos, que sabemos que es un proceso en el que nuestros antepasados tuvieron que adaptarse con rapidez (ya que la falta de vitamina D, metabolizada sobre todo en la piel, causa serios problemas de desarrollo cerebral, lo que supondría la muerte en muchos casos para las gentes de piel más oscura en la infancia misma, o al menos una desventaja muy marcada).

    Estoy especulando pero se me ocurre que tenga que ver si ha habido selección acusada a favor de ese gen neandertal en Europa (Europa y qué más?) Ahora si la misma frecuencia se encuentra en India, entonces probablemente no. Como no hay datos de India, y en general no hay datos concretos, es difícil saber si están acertando o desbarrando.

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  2. "En realidad no porque lo que está diciendo (asumiendo que las muestras de modernos son representativas y por tanto el resultado generalizable) es que hay más diversidad de genes aparentemente neandertales en Europa (y en India? o en Arabia?) que en Asia Oriental. Pero también hay más diversidad en general, puesto que Asia Oriental parece haber pasado por un embudo genético severo (además del de Out-of-Africa). "

    El problema es que no dicen cuantos europeos y cuantos asiáticos del este han cogido. Claro, si comparas 500 europeos con 50 chinos, te saldrá más diversidad de alelos en europeos... pero bueno, y luego lo de siempre: se han olvidado muchas otras poblaciones, (y los africanos también sería interesante incluirlos), y creo que el % total ya estaba bastante claro que no varia casi nada o nada entre diferentes continentes.

    "Este silenciamiento/activamiento epigenético puede tener consecuencias importantes en el fenotipo. Podría quizá silenciar genes de pigmentación, favoreciendo la adaptación relativamente rápida a ambientes subárticos, que sabemos que es un proceso en el que nuestros antepasados tuvieron que adaptarse con rapidez (ya que la falta de vitamina D, metabolizada sobre todo en la piel, causa serios problemas de desarrollo cerebral, lo que supondría la muerte en muchos casos para las gentes de piel más oscura en la infancia misma, o al menos una desventaja muy marcada)."

    Pues sí, está muy interesante, porque en un principio dieron a entender que era ADN basura que había quedado como vestigio del entrecruzamiento, y poca cosa más, aunque también hay que tener presente que hay muchas poblaciones asiáticas que viven en climas fríos, pero bueno, a lo mejor en asiáticos del este se han seleccionado otras variantes, aunque no de forma tan "bestia".

    Tmabién es interesante lo del cancer de pecho y lo de la obesidad, aunque según algunos datos, en estados unidos la población afro-americana es la que padece más obesidad...

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  3. Por cierto, no te habrán llegado rumores de algo así com que el genoma neandertal en realidad no sería tan neandertal? Es decir, que al parecer se han dado cuenta que el individuo que se pensaban que era 100% neandertal, en realidad estaría mezclado con sapiens.

    Bueno, yo no tengo ni idea de dónde lo han sacado, sólo que he leído algo de Hawks, luego de Millán y algún comentario de gente interesada en el tema. Al parecer tendrán que volver a revisarlo todo.

    No sé, son rumores, pero dicen que cuando el río suena...

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