Análise de DNA ajuda a explicar fim dos neandertais e como eles conviveram com humanos

A descoberta em 2010 de que os primeiros humanos e os neandertais procriaram entre si foi uma bomba científica — a revelação de um legado genético que, desde então, desempenha um grande papel na vida das pessoas modernas, influenciando os ritmos biológicos, a função do sistema imunológico e até a maneira como algumas pessoas sentem dor.

Cientistas, no entanto, descobriram que é surpreendentemente difícil juntar as peças do fluxo genético na direção oposta: como a mistura entre os dois grupos pode ter influenciado os neandertais, que foram extintos há cerca de 40.000 anos. Com a ajuda de novas técnicas, um novo estudo está jogando luz sobre essa questão.

A análise, publicada em 12 de julho na revista Science, mostrou que os dois grupos trocaram DNA em vários pontos ao longo dos últimos 250.000 anos, esclarecendo como os neandertais desapareceram e potencialmente reescrevendo a história de como e quando nossos ancestrais Homo sapiens deixaram a África.

“Até o momento, a maioria dos dados genéticos sugere que os humanos modernos evoluíram na África há 250.000 anos, permaneceram lá pelos 200.000 anos seguintes e então decidiram se dispersar para fora da África há 50.000 anos e se estabeleceram no resto do mundo”, disse Joshua Akey, professor do Instituto Lewis-Sigler da Universidade de Princeton e autor sênior do estudo.

“Mas a genética é essencialmente cega a qualquer coisa que não deixe ancestralidade para as populações atuais. O que eu acho meio legal sobre esse [artigo] é que ele fornece percepções genéticas sobre essas dispersões para fora da África que antes não conseguíamos ver”, disse Akey.

As descobertas sugerem que a história humana primitiva era complexa, e os humanos modernos provavelmente cruzaram com os neandertais — e com outros tipos de humanos arcaicos, incluindo os enigmáticos denisovanos — com muito mais frequência do que se sabia anteriormente desde o nosso surgimento como espécie, há cerca de 250.000 a 300.000 anos.

Vários episódios de acasalamento

Ao comparar sequências de DNA em bancos de dados, os cientistas podem reconstruir relacionamentos entre diferentes populações ou espécies e, como as mudanças genéticas ocorrem em uma taxa constante ao longo de uma geração, os geneticistas podem calcular o tempo decorrido entre o momento em que dois grupos trocaram DNA — como o tic-tac de um relógio molecular.

O estudo descobriu que os humanos deixaram a África, encontraram e cruzaram com os neandertais em três ondas: uma há cerca de 200.000 a 250.000 anos, não muito depois dos primeiros fósseis de Homo sapiens aparecerem na África; outra há 100.000 anos; e a última há cerca de 50.000 ou 60.000 anos.

O episódio mais recente é amplamente reconhecido e foi identificado pela primeira vez em 2010, quando o primeiro genoma neandertal foi sequenciado pelo geneticista ganhador do Prêmio Nobel Svante Pääbo. No entanto, a nova pesquisa mostrou que as duas primeiras ondas diferiram significativamente da terceira — uma migração arrebatadora que, por fim, levou os humanos modernos a residirem em todos os cantos do globo.

Os cientistas descobriram que a porcentagem de DNA do Homo sapiens no genoma neandertal pode ter chegado a representar 10% há mais de 200.000 anos e foi diminuindo ao longo do tempo; em média, foi de 2,5% a 3,7%.

Um estudo semelhante publicado no ano passado identificou traços genéticos de um encontro entre os dois grupos há cerca de 250.000 anos, mas a contribuição do DNA do Homo sapiens para os neandertais há cerca de 100.000 anos é uma descoberta nova, disse Laurits Skov, geneticista e pesquisador de pós-doutorado na Universidade da Califórnia, Berkeley, que não estava envolvido no estudo.

“O que parece certo, porém, é que a história humana e a dos neandertais estão muito mais interligadas do que pensávamos anteriormente”, disse ele por e-mail.

Detetive genético

Durante as duas ondas anteriores de cruzamento, a população neandertal absorveu genes humanos e os descendentes permaneceram dentro dos grupos neandertais, de acordo com o novo estudo.

Esses primeiros episódios de acasalamento, resultado de pequenos grupos de Homo sapiens pioneiros migrando — mas não estabelecendo uma base sólida — para fora da África, deixaram poucos registros na genética das populações humanas modernas, mas tiveram um grande impacto no genoma neandertal, explicou Akey.

“Acho que a explicação mais simples é que isso reflete mudanças no tamanho da população ao longo do tempo”, acrescentou.

“No início, os humanos modernos (iniciais) estavam saindo da África, e as populações de neandertais eram grandes o suficiente para que eles pudessem essencialmente absorver essas dispersões iniciais de humanos e seus genes dentro da população de neandertais”, explicou Akey.

No entanto, quando o Homo sapiens deixou a África há cerca de 60.000 anos em uma migração duradoura ao redor do mundo, os descendentes resultantes dos encontros entre Homo sapiens e neandertais cresceram dentro das populações humanas modernas e sua assinatura genética permaneceu nos genes humanos, influenciando nossas vidas até hoje, ele acrescentou.

No estudo, a equipe usou técnicas de aprendizado de máquina para decodificar e sequenciar genomas dos restos mortais de três neandertais, que datavam de 50.000 a 80.000 anos atrás e foram encontrados em três locais diferentes: Vindija, Croácia, e nas cavernas Denisova e Chagyrskaya nas Montanhas Altai.

Os pesquisadores então compararam esses dados com os genomas de 2.000 humanos atuais.

“Desenvolvemos uma estrutura para determinar se ocorreu o fluxo gênico de humanos para neandertais, estimar quanta sequência humana moderna há nos genomas neandertais e identificar os lugares específicos no genoma neandertal que carregam… sequências humanas modernas”, disse Akey.

Mistério do desaparecimento dos neandertais

Há um punhado de fósseis de Homo sapiens que podem refletir as primeiras e menos bem-sucedidas jornadas da espécie da África para o Oriente Médio e Europa, disse Chris Stringer, líder de pesquisa em evolução humana no Museu de História Natural de Londres, que não estava envolvido no estudo.

Essas relíquias incluem um fóssil de Homo sapiens encontrado na Caverna Apidima, no sul da Grécia, datado de 210.000 anos atrás, e restos encontrados nos sítios israelenses de Skhūl e Qafzeh. Os fósseis de Homo sapiens encontrados em Israel tinham “traços primitivos”, como sobrancelhas maiores, crânios mais achatados e queixos variáveis.

“Eu interpretei essas características como retidas de ancestrais não-neandertais mais primitivos, mas elas poderiam ser sinais de fluxo genético de neandertais, e talvez tais características devam ser analisadas novamente agora, à luz deste novo trabalho”, disse Stringer.

A dinâmica populacional identificada nesta pesquisa pode ser uma das principais razões pelas quais os neandertais desapareceram há 40.000 anos, observou Akey. A análise dos pesquisadores sugere que o tamanho da população neandertal na época era 20% menor do que se pensava anteriormente.

“As populações humanas eram maiores e, como ondas quebrando na praia, acabaram erodindo os neandertais”, com a genética neandertal provavelmente absorvida pela população humana na última onda de cruzamento, disse Akey.

“A extinção é complicada, então acho que hesitaria em dizer que essa é a única explicação… mas acho que a absorção de neandertais em populações humanas provavelmente explica uma parcela significativa do motivo pelo qual os neandertais desapareceram”, acrescentou.

Stringer disse concordar que a última fase do cruzamento pode ter contribuído para a extinção dos neandertais, com a população neandertal se tornando ainda menor e menos diversa à medida que o DNA neandertal passou a fazer parte do pool genético humano.

“Acho que esse é um ponto importante”, disse Stringer. “Fatorar o aumento da diversidade genética neandertal a partir do cruzamento com sapiens também reduz significativamente seu tamanho populacional efetivo, adicionando mais evidências de que os últimos neandertais podem já ter sido uma espécie ameaçada, mesmo sem a competição de uma população de Homo sapiens em expansão.”