Utilizan un algoritmo que analiza rasgos dentales, en lugar de ADN antiguo, para mapear movimientos de poblaciones prehistóricas
Mediante el análisis del mayor conjunto de datos de fósiles humanos de la Edad del Hielo en Europa hasta la fecha, un equipo de investigación internacional ha podido demostrar cómo los cazadores-recolectores prehistóricos se enfrentaron a un cambio climático en el período comprendido entre 47.000 y 7.000 años atrás. El tamaño de las poblaciones disminuyó drásticamente durante el período más frío, y en Occidente incluso se enfrentaron a la extinción, según el estudio publicado hoy en la revista Science Advances.
El investigador principal, el Dr. Hannes Rathmann (izquierda), del Centro Senckenberg para la Evolución Humana y el Paleoambiente de la Universidad de Tübingen (Alemania), desarrolló un nuevo método para analizar los fósiles basado en un algoritmo de aprendizaje automático, en colaboración con colegas de la Universidad de Tübingen, la Universidad de Ferrara (Italia) y la Universidad de Nueva York (EE. UU.).
Hace unos 45.000 años, los primeros humanos modernos migraron a Europa durante la última Edad del Hielo, lo que marcó el comienzo del llamado “Paleolítico Superior”. Estos primeros grupos poblaron continuamente el continente europeo, incluso durante el llamado “Último Máximo Glacial”, hace unos 25.000 años, cuando los glaciares cubrían grandes partes del norte y centro de Europa.
“Los arqueólogos han debatido durante mucho tiempo sobre la influencia de los cambios climáticos y las nuevas condiciones ambientales asociadas con la demografía de los cazadores-recolectores de esa época. Debido al número limitado de fósiles disponibles, y a su conservación molecular, a menudo deficiente para el análisis de ADN antiguo, ha sido muy difícil sacar conclusiones sobre el impacto de los factores climáticos en la migración, el crecimiento de la población, el declive y la extinción”, explica el Dr. Hannes Rathmann.
Junto con un equipo de investigadores de Italia, Estados Unidos y Alemania, Rathmann optó por un nuevo enfoque para aclarar esta cuestión: en lugar de analizar los pocos individuos prehistóricos dispersos de los que se dispone de ADN antiguo, el equipo examinó sus dientes.
"Los dientes son el tejido más duro del cuerpo humano y, por lo tanto, son los elementos esqueléticos fósiles más comunes encontrados por los arqueólogos. Esto nos ha permitido recopilar un conjunto de datos sin precedentes que es significativamente más grande que los conjuntos de datos genéticos y esqueléticos anteriores. Nuestra nueva colección incluye datos dentales de 450 humanos prehistóricos de toda Europa, que abarcan el período comprendido entre 47.000 y 7.000 años atrás”, explica Rathmann.
Tres cráneos humanos de la cueva de Hohlenstein-Stadel, en el sur de Alemania, que datan de hace unos 8.500 años, probablemente pertenecientes a una familia: un hombre (izquierda), una mujer (derecha) y un niño (centro).
Los investigadores focalizaron su atención en los rasgos dentales “morfológicos”, es decir, pequeñas variaciones dentro de la dentición, como el número y la forma de las cúspides de la corona, los patrones de crestas y surcos en la superficie de masticación o la presencia o ausencia de muelas del juicio. “Estos rasgos son hereditarios, lo que significa que podemos usarlos para rastrear relaciones genéticas entre humanos de la Edad del Hielo sin necesidad de ADN antiguo bien conservado”, explica Rathmann. Como estas características se pueden observar a simple vista, el equipo también examinó cientos de fotografías publicadas de fósiles. “Examinar fotografías históricas en busca de rasgos dentales fue particularmente emocionante, ya que nos permitió incluir fósiles importantes que lamentablemente ya no existen, como los que se perdieron o destruyeron durante la Segunda Guerra Mundial”, dice Rathmann.
Los resultados del estudio muestran que hace entre 47.000 y 28.000 años, durante el Pleniglacial Medio (glaciación Würm), las poblaciones de Europa occidental y oriental estaban bien conectadas genéticamente.
“Este hallazgo es coherente con nuestros conocimientos previos de estudios arqueológicos, que identificaron similitudes generalizadas en herramientas de piedra, armas de caza y arte portátil de las diferentes regiones”, explica la coautora Dra. Judith Beier (izquierda), del Centro de Estudios Avanzados DFG 'Palabras, Huesos, Genes, Herramientas' de la Universidad de Tubinga. Durante este período Europa se caracterizaba principalmente por paisajes esteparios abiertos que podían albergar grandes manadas de mamíferos, la principal fuente de alimento para los cazadores-recolectores. Estas condiciones probablemente favorecieron la interconexión de las poblaciones.
En el periodo posterior, el “pleniglacial tardío”, entre hace 28.000 y 14.700 años, los investigadores no encontraron vínculos genéticos entre Europa occidental y oriental. Además, los análisis muestran que ambas regiones experimentaron una reducción significativa del tamaño de la población, lo que condujo a una pérdida de diversidad genética.
“Este drástico cambio demográfico probablemente fue causado por cambios climáticos masivos: las temperaturas durante este periodo cayeron a los valores más bajos de todo el Paleolítico superior y culminaron en el Último Máximo Glacial, un momento en el que las capas de hielo alcanzaron su mayor extensión y cubrieron la mayor parte del norte y centro de Europa”, explica Rathmann, y añade: “El deterioro del clima provocó un cambio en la vegetación de estepa que pasó a ser un paisaje predominantemente de tundra, lo que afectó a los hábitats de los animales de presa y, en consecuencia, a los cazadores-recolectores que dependían de ellos”.
“Nuestros resultados respaldan la teoría, sostenida durante mucho tiempo, de que las poblaciones no solo fueron empujadas hacia el sur por el avance de las capas de hielo, sino que también se separaron en refugios en gran parte aislados con condiciones ambientales más favorables”, añade Beier.
Distribución espaciotemporal de 450 denticiones de cazadores-recolectores europeos utilizadas para el modelado demográfico.
En el lado izquierdo se muestra el registro climático δ 18 O del Proyecto de Núcleos de Hielo del Norte de Groenlandia (NGRIP) (escala temporal de la Cronología de Núcleos de Hielo de Groenlandia 2005) en ‰ desde 47 hasta 7 ka, junto con tres períodos de tiempo cuyos límites están definidos por los principales cambios climáticos: Pleniglacial Medio (MPG; ~47 a 28 ka), Pleniglacial Tardío (LPG; ~28 a 14,7 ka) y Glacial Tardío a Holoceno Temprano (LG&EH; ~14,7 a 7 ka). En el medio, se presenta la distribución temporal de los especímenes dividida en un grupo occidental (que se extiende desde el actual Portugal hasta Alemania) y un grupo oriental (que se extiende desde la actual Italia hasta Rusia occidental). Se muestran las fechas de radiocarbono calibradas promedio, con una fluctuación aleatoria aplicada para evitar la superposición de gráficos. Se indican los tamaños de muestra por grupo espacio-temporal. A la derecha, se muestran las coordenadas geográficas de los especímenes, con un código de colores que indica la afiliación al grupo occidental (azul) o oriental (rosa). Las ubicaciones geográficas se han calculado de forma aproximada y se han organizado en cuadrícula para evitar la superposición de los gráficos. El mapa se subdivide temporalmente en períodos MPG, LPG y LG&EH, con una ilustración del avance y retroceso de las capas de hielo del hemisferio norte y los cambios asociados en el nivel del mar.
Reemplazo poblacional
Otro hallazgo notable del estudio es el descubrimiento de que las poblaciones de Europa occidental se extinguieron en la transición del Pleniglacial medio al tardío y fueron reemplazadas por una nueva población que migró desde Europa oriental.
Después del Pleniglacial tardío, las temperaturas volvieron a aumentar de forma constante, los glaciares retrocedieron y la vegetación esteparia y forestal volvió a aparecer, lo que permitió la primera recolonización de zonas que antes habían sido abandonadas. El equipo de investigación observó que durante este período, las poblaciones de Europa occidental y oriental, que anterioemente habían quedado muy aisladas y reducido considerablemente, comenzaron a aumentar de nuevo en número y se reanudó la migración entre las regiones.
“Nuestro nuevo método, que se basa en un algoritmo de aprendizaje automático que llamamos 'Pheno-ABC', nos ha permitido, por primera vez, reconstruir eventos demográficos prehistóricos complejos utilizando datos morfológicos. Hasta donde sabemos, esto nunca se había logrado antes”, dice la coautora principal, la Dra. Maria Teresa Vizzari (izquierda), quien jugó un papel clave en el desarrollo del algoritmo junto con la profesora Silvia Ghirotto (derecha), ambas de la Universidad de Ferrara. La nueva herramienta analítica permite identificar el escenario demográfico más probable entre los muchos que se probaron. La misma es capaz de analizar una enorme cantidad de datos morfológicos de los dientes e identificar patrones (tendencias recurrentes) ocultas que revelan relaciones genealógicas entre individuos. Por tanto, mediante la utilización del mayor volumen de información disponible hasta el momento sobre fósiles humanos de la Edad del Hielo europea, ha sido posible reconstruir complejos eventos demográficos prehistóricos.
Según los investigadores, el método 'Pheno-ABC', en combinación con herramientas de inteligencia artificial, podría revolucionar el análisis de la morfología de los esqueletos fósiles en el futuro, por lo que representa un importante paso adelante en el estudio de la evolución humana, abriendo nuevas perspectivas para investigar los orígenes de diferentes poblaciones humanas y los procesos que han dado forma a nuestra diversidad genética .
“Nuestro estudio aporta información importante sobre la historia demográfica de los europeos de la Edad del Hielo y pone de relieve el profundo impacto de los cambios climáticos y medioambientales en la vida de los seres humanos prehistóricos. Debemos aprender urgentemente de nuestro pasado si queremos abordar los complejos problemas medioambientales del futuro”, concluye Rathmann.
Fuentes: Universidad de Tubinga | pikaia.eu | 16 de agosto de 2024
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