La historia de l'ós polar

Aquests dies és notícia la recent seqüenciació del DNA mitocondrial d'un ós polar (Ursus maritimus). La notícia no tindria tanta repercussió si no fos pel fet que el DNA es va extreure d'una mandíbula parcialment fossilitzada trobada a Noruega al 2004 i d'una antiguitat de 110.000–130.000 anys.

Segons el comunicat de premsa de l'equip investigador, es tracta de la seqüència de DNA mitocondrial més antiga d'un mamífer que s'ha seqüenciat fins al moment. La seqüenciació del DNA mitocondrial es descriu en l'article publicat a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) i posa de manifest que l'ós polar és una espècie relativament recent (va divergir fa uns 150.000 anys de l'actual ós bru) que es va adaptar molt ràpidament a l'entorn de l'àrtic. Es podrà adaptar aquesta espècie al canvi climàtic causat per la humanitat? Esperem que aquesta seqüència de DNA no passi a ser una seqüència d'una espècie extingida.

L'ADN de Tutankamon

Aquests dies és notícia Tutankamon i les anàlisis de DNA que s'han fet per determinar la causa de la seva mort i establir les relacions genealògiques entre diverses mòmies. Els titulars dels articles dels diaris així ho reflexen. Per exemple: "El ADN de Tutankamón revela que murió de una enfermedad ósea relacionada con la malaria", "Nefertiti no era la madre del rey" o "El paludismo contribuyó a la muerte de Tutankamón, según un estudio de su ADN".

Els resultats dels anàlisis d'ADN ha portat sorpreses, com per exemple que els seus pares eren possiblement germans o que la seva mare no era Nefertiti, i ha permès obtenir una possible relació genealògica entre diverses mòmies:



Tot i que no hi ha cap novetat científica important en la notícia (no ha estat la primera mostra de "DNA antic" que s'ha extret i analitzat i per exemple la notícia recent de la seqüenciació del genoma humà d'un esquimal que va viure fa uns 4000 anys era científicament més novedosa), penso que s'ha perdut una molt bona oportunitat per fer una mica de difusió científica. En les notícies s'esmenta que tot aquest nou coneixement ha estat gràcies a l'anàlisi del DNA, però de quina mena d'anàlisi parlen? Sembla que haguin extret el DNA de les mòmies (això sí que queda prou clar), l'haguin possat en un barret i oh màgia! tenim les relacions genealògiques de les mòmies. A veure si podem profunditzar una mica més:

La clau per establir les relacions genealògiques ha estat l'estudi de les variacions que dins del genoma humà trobem entre diferents individus. En concret, s'han estudiat diverses variacions conegudes amb el nom de microsatèl·lits, que s'han utilitzat com a marcadors genètics. Podem definir un microsatèl·lit com una seqüència de DNA en les que un fragment, que pot anar des de 1 a 6 nucleòtids, es repeteix diverses vegades, de manera consecutiva. La variació del nombre de vegades que es repeteix pot variar entre individus i es pot utilitzar per establir si existeix una relació pare/mare-fill/a entre dos individus. Com que tenim 2 còpies de tots els cromosomes (un que heretem del pare i l'altre de la mare), el nombre de repeticions en un microsatèlit també l'hem heretat dels nostres progenitors, que el van heretar dels nostres avis, i així successivament. Per saber el nombre de repeticions que un individu té en un determinat microsatèl·lit només cal extreure una mostra de DNA (es pot treure d'un ós, pel, ...) i amplificar mitjançant una PCR la regió que conté les repeticions, utilitzant uns o encebadors primers.



En el cas de Tutankamon s'han utilitzat 8 microsatèl·lits i en la figura següent podem veure el nombre de repeticions de cada mòmia en cada microsatèl·lit:



Amb aquesta informació es pot fer una possible genealogia i establir que el pare de Tut (Akhenaten) i la seva mare (la mòmia KV35YL) possiblement eren germans:


El treball amb DNA antic es especialment dificultós. El DNA al cap dels anys es va trencant i el que s'obté són fragments petits, que dificulten l'assaig. Hi ha també el problema de la contaminació. Com es pot estar segur de que realment estem obtenint el DNA, en aquest cas de la mòmia, i no per exemple dels investigadors que fan l'anàlisi i que podrien haver contaminat la mostra. És per això que en aquest tipus d'anàlisi cal ser molt curós. Per a que un resultat segui creïble, cal repetir molts cops els assajos i comprovar que sempre surt el mateix. Normalment els assajos es fan simultàniament en dos laboratoris diferents, utilitzant investigadors diferents. Fins i tot cal analitzar el DNA dels investigadors per descartar contaminacions.

Article original: Z. Hawass et al. Ancestry and Pathology in King Tutankhamun's Family. JAMA. 2010;303(7):638-647.

Tests genetics i Genealogies

Des de fa uns anys ençà han sorgit tot una sèrie d'empreses relacionades amb el món dels tests genètics. L'usuari els hi envïa una mostra del seu DNA, l'empresa l'analitza i et ven els resultats. Un tipus d'aquestes empreses et venen "anàlisis d'origen", per exemple:

Un test .... le permitirá investigar su origen mediante una simple muestra de saliva. Se determinarán su haplogrupo, su pueblo originario y su región de origen. Dependiendo de su perfil genético, una categorización en un solo pueblo antiguo no es posible. Al ser este el caso, recibirá una lista con cada pueblo antiguo posible. El test incluye un acceso sin restricción de tiempo al mayor banco de datos de genealogía ADN en el mundo. Allí puede encontrar familiares que hasta el momento le eran desconocidos.

Un del tests de la companyia iGenea t'ofereixen descobrir si ets descendent de Napoleò:

La gran oportunidad de comparar los perfiles genéticos de los descendientes masculinos directos de Napoleón : compare su perfil con los de otros posibles descendientes.

iGENEA busca personas que tengan ascendencia directa por la línea masculina de Napoleón Bonaparte I. La línea directa masculina incluye a su vez los siguientes parentescos con Napoleón.

I és que es tenen dades genètiques d'alguns personatges famosos, veieu el link següent, entre d'altres:

• La família Romanov
  
• Marie Antoinette
  
• Jesse James
  
• Francesco Petrarca
  
• Nicholas Copernicus
  
• Otzi o l'home de gel
  
• Thomas Jefferson
  
• Genghis Khan

La majoria d'aquestes dades genètiques corresponen als anomenats DNA Haplotypes, és a dir variants en una posició del genoma (coneguts amb el nom de SNPs) normalment del genoma mitocondrial o del cromosoma Y, obtinguts a partir de l'anàlisi genètic dels óssos, pèls o altres restes dels personatges. Fins i tot es comença a disposar de més informació genètica d'un sol individu. L'extrem és disposar de la seqüència complerta del genoma. Entre altres, les persones (algunes anònimes, altres amb noms i cognoms) de les quals s'ha seqüenciat el seu genoma són (veieu un llistat més extens en aquest link):

• James Watson.
  
• Craig Venter, el primer genoma diploide en ser seqüenciat.
  
• Stephen Quake, un enginyer d'Stanford que ha desenvolupat un nou seqüenciador.
  
• George Church, un dels impulsors del Personal Genome Project.
  
• Marjolein Kriek, la primera dona a ser seqüenciada.
  
• Hermann Hauser, el primer en contractar els serveis de l'empresa Illumina.
  
• Un xinès
  
• Seong-Jin Kim.
  
• Dos koreans.
  
• Un Yoruba de Ibadan, Nigèria.
  
• 14 individus seqüenciats per Complete Genomics.
  
• 6 genomes (i 180 amb un baix coverage) del projecte 1000 Genomes Project.
  

Hi ha força gent interessada en la Genealogia i la cerca dels seus ancestres. Per fer-ho, però, no calen anàlisis de DNA, només molta paciència per cercar tota la informació. Això sí, et pots trobar amb sorpreses i es que tots (en més o menys mesura) estem relacionats. Fixeu-vos per exemple en les relacions genealògiques dels presidents dels Estats Units. Com a curiositat us diré que resulta que un servidor és descendent d'un fill bastard del "Señor de Neboeyro", de contrades galleges.

DNA Copernic

Encara que amb una mica de retard, la notícia és de finals de Novembre del 2008, aquest blog vol fer ressò d'una troballa històrica més, confirmada gràcies als anàlisis de DNA. Es tracta de la identificació de les restes de Nicolau Copèrnic, enterrades a la catedral de Frombork, Polònia, la ciutat on va viure i morir al 1543. Les restes van ser trobades a l'agost del 2005 i els anàlisis forenses van posar de manifest que corresponien a un home d'uns 70 anys. L'edat de Copèrnic quan va morir. De fet estava documentat que Copèrnic havia estat enterrat en aquesta catedral, però no s'havien trobat les seves restes. A partir dels óssos trobats fins i tot es va fer una reconstrucció de com podia haver estat l'aparença de Copèrnic.



La confirmació de que les restes trobades corresponen a Copèrnic s'ha fet gràcies a la comparació del DNA extret de les dents i del fèmur de les restes trobades i el DNA extret d'un pel de Copèrnic i trobat en un llibre que se sabia que havia estat d'ell i que es conserva a la Universitat d'Uppsala, Suècia.

Tota la història de la identificació s'explica en un documental titulat "Copernicus Code Mystery", emès el 19 de Novembre del 2008 per la televisió Sueca. A manca de trobar el documental complert, us deixo un petítisim trailer:

El DNA posa fi al misteri de la princesa Anastasia

1a part: La matinada del 17 de Juliol de 1918, l'últim Zar de Rússia, Nicolau II, és assassinat juntament amb la seva dóna, la Zarina Alexandra, els seus 5 fills i 4 servents. Els assassins tenen instruccions de mutilar i amagar els cossos per a que no puguin ser reconeguts. És per això que els cremen i ruixen amb àcids i els enterren.

2a part, 1991: Es fa públic que les restes d'una fossa trobada a Yekaterimburg, descoberta durant els anys 70 pel geòleg Alexander Avdonin, poden contenir els restes del Zar i la família Romanov. Anàlisis genètics posteriors (del 1994 i 1996) demostren que les restes trobades corresponen al Zar Nicolau II, la Zarina Alexandra, tres de les seves filles i 4 dels seus servents. No es troben però els restes del príncep Alexis i una de les filles. Això fa que es reobrin els rumors de que potser hi va haver algun supervivent, com la princesa Anastasia.

3a part, Juliol de 1997: A uns 70 metres de la fossa descoberta amb anterioritat es troba una segona fossa amb les restes de dues persones. Són els dos fills que falten?

4a part, 10 de Març del 2009: La revista científica PLOS one publica un article on es mostren les proves de que les dues últimes restes són les dels dos fills dels Romanov que quedaven per a identificar. Com podem estar segurs d'aquest fet? entre altres evidències, les anàlisis del DNA extret de les restes ho demostra clarament. Una de les dues persones, segons el anàlisis de DNA, correspon a un nen amb un cromosoma Y idèntic al de les restes extretes de la primera fossa, identificat com a corresponents al Zar Nicolau II. Com que el cromosoma Y només s'hereda de pare a fill, no queda dubte de que es tracten de les restes d'Alexis. Per una altra banda, la segona de les dues persones trobades a la segona fossa, corresponen a una nena, amb un DNA mitocondrial idèntic al de la Zarina i les altres filles trobades en la primera fossa. Com que el DNA mitocondrial només s'hereda de Mare a filles, les restes corresponen a la filla dels Zars de Rússia que quedava per trobar.

Com podem estar segurs però de que les restes de la primera fossa són realment els del Zar, la seva dóna i tres de les seves filles? Doncs perquè nous anàlisis genètics de les restes de la primera fossa posen de manifest la semblança genètica de les restes amb descendents vius de la família, i perquè el DNA suposadament del Zar coincideix amb el DNA extret d'una taca de sang d'una camisa que portava el Zar Nicolau II al 1891 al Japó i que es va conserva com a relíquia. Per tant, misteri ressol: Ni el Zar, la seva dóna ni cap dels seus fills va sobreviure.



Bé, hi ha però un petit detall encara per resoldre. Ni l'anàlisi de les restes trobades ni les anàlisis de DNA poden distingir entre les restes de les princeses Maria (de 19 anys quan va morir) i Anastasia (de 17 anys quan va morir), una enterrada en la primera fossa, i l'altre a la segona.

El genoma del tigre de Tasmania

El llop marsupial, a vegades també anomenat tigre de Tasmània, és un animal extingit de la espècie Thylacinus cynocephalus que va viure a Austràlia i Tasmània. Va quedar restringit a Tasmània, on després de caceres abusives al llarg del segle XIX va anar desapareixent progressivament. L'últim exemplar va morir al zoo de Hobart l'any 1936.

Després de 73 anys de la seva extinció, aquest animal torna a ser notícia. El passat 13 de Gener un grup d'investigadors d'arreu del món (entre ells l'espanyol Juan Luis Arsuaga) liderats per científics de la Pennsylvania State University, han publicat un article on descriuen la seqüenciació, a partir de mostres extretes de dos espècimens conservats en un Museu, del genoma mitocondrial d'aquesta espècie. No és la primera espècie extingida de la que s'ha seqüenciat el seu genoma, doncs disposem ja de la seqüència del genoma nuclear quasi complert del Mamut, i el genoma mitocondrial i molt properament el genoma nuclear complert de l'home de Neardental. Però podríem dir que el tigre de Tasmània és el primer animal extingit del que hi han però fotografies (i alguna filmació) en vida, del que s'ha seqüenciat en la seva totalitat el genoma mitocondrial.



Al 1989, però, ja es va seqüenciar dos fragments corresponents a dos gens mitocondrials: un fragment de 108 parells de bases del gen que codifica per a la subunitat 12S del RNA ribosòmic i un fragment de 115 parells de bases del gen del citocrom b. I més tard al 1997 i al 2000 es van seqüenciar 950 (Gb:U87405) i 1146 (Gb:M99452) parells de base dels dos gens anteriors. A nivell més personal, la notícia de la seqüenciació del genoma mitocondrial del Tigre de Tasmània m'ha fet certa gràcia. Precisament aquest dies estic corregint un exercici on plantejava als meus alumnes que establissin a partir de la seqüència de 1146 nucleòtids del citocrom b del Tigre de Tasmània i la comparació amb altres seqüencies de citocrom b d'altres espècies, a quins animals s'assemblava més el Tigre de Tasmània, o dit d'altra manera quina era la seva posició en l'arbre de les espècies.

Tot i anomenar-se Tigre de Tasmània, es tractava d'un animal marsupial carnívor. Devia el seu nom (llop marsupial) a la seva semblança morfològica amb un llop, encara que aquesta semblança (i d'altres, per exemple amb un altre carnívor marsupial ja extingit de Sud-americà) era deguda al que en evolució s'anomena convergència evolutiva. L'anàlisi de les seqüències de DNA mostren, com han fet també els meus alumnes, que els animals més similars al Tigre de Tasmània son altres marsupials com els cangurs.

Més informació:

• Tasmanian Tiger Sequencing Project at the Pennsylvania State University (PSU)
  
• Mammoth Genome Project at the Pennsylvania State University (PSU)
  
• EurekAlert:'Museomics' yields new insights into extinct Tasmanian tiger
  
• EurekAlert:Scientists sequence woolly-mammoth genome
  
• Science, society, stuff... blog
  
• DNA d'espècies extingides

Noves notícies sobre l'home de gel

"Estem a la regió de l'Ötzal, als Alps tirolesos, en un punt situat en la frontera actual entre Àustria i Itàlia, fa al voltant de 5.000 anys. Un home provinent de la vall de Vinschgan es dirigeix cap al pas del Hauslabjoch, per intentar passar a l'altre costat de les muntanyes. Som a començaments de la tardor i el temps no és gaire bo. El nostre home va perfectament equipat per moure's per una zona que probablement coneix: porta unes sabates plenes de fenc per a mantenir els peus calents, un petit braser per transportar foc, una gruixuda samarra de fibres vegetals trenades i una gorra de pell per a protegir-se el cap. Hi ha, però, alguns detalls que indiquen que ha patit algun tipus de desastre: té el carcaix on guarda les fletxes trencat, les fletxes mateixes inservibles, l'arc inacabat, i és possible que vagi ferit i que s'hagi trencat algunes costelles. Té entre 20 i 30 anys, el cabell i els ulls foscos i fa al voltant d'un metre seixanta d'alçada. És possible que sigui un pastor que s'encarregava de guardar un ramat en els prats alpins durant l'estiu i que tot just hagi tornat al seu poblat, en el fons de la vall. No ho sabrem mai el que allí li ha passat; el cert és que ha perdut una part essencial del seu equipament i ara intenta creuar el difícil Hauslabjoch en unes condicions meteorològiques adverses. A més de tres mil metres d'altura, es troba enmig d'una forta tempesta de neu. Cada cop més esgotat, es dirigeix cap a una fondalada arrecerada per unes cornises rocalloses; deixa l'arc recolzat contra unes roques i s'estira exhaust sobre la neu. En poc temps passa de la inconsciència a la mort, i la neu l'acaba cobrint amb una capa fina. Probablement, la capa de neu el va ocultar de la mirada dels ocells carronyaires, mentre que l'aire sec de les muntanyes va afavorir la ràpida deshidratació del cos i en va evitar la descomposició. Amb l'arribada de l'hivern, va quedar definitivament sepultat en el gel."

Extret del llibre "Missatges del passat" de Carles Lalueza. Edicions Bromera 1999
Quan el dia 19 de Setembre de 1991, el matrimoni format per Erika i Helmut Simon va trobar en un glacial de la vall d'Ötz el cadàver d'un home de mitjana edat, res podia fer imaginar que es tractava de l'ésser humà de major antiguitat trobat pràcticament intacte. La mòmia u home de gel, batejat com a Ötzi o Öetzi, va passar més de 5.000 anys sota el gel. La troballa de l'home de gel va tenir una gran repercussió mediàtica. De fet, va aparèixer entre les 25 personalitats més famoses de l'any 1991, en companyia, entre d'altres d'Elizabeth Taylor, la princesa Diana, George Bush pare i Magic Johnson. El seu excel·lent estat de conservació i un gran nombre d'objectes i roba d'ús quotidià trobats al seu costat va permetre a un grup interdisciplinari de científics reconstruir la seva història (tal i com teniu explicada més amunt). Fins i tot, a partir de l'anàlisi del contingut del seu estómac, esbrinar quin va ser el seu últim àpat.

Un nombrós equip internacional, format per alguns dels millors especialistes en DNA antic, es va encarregar de portar a terme un estudi genètic per a intentar obtenir i seqüenciar DNA de l'Ötzi. Van seqüenciar un segment de 353 parells de bases del genoma mitocondrial que va revelar que tot i tenir dos variants (una C en comptes d'una T en les posicions 16.224 i 16.311 de la regió de control del DNA mitocondrial) relativament poc freqüents, era típicament europeu. És a dir, que la seqüència de DNA mitocondrial que van obtenir, era igual a la d'alguna població europea actual. De fet, tal i com em va dir en persona al 1998 a Cambridge, en Svante Pääbo, un dels experts en DNA antic que van participar en l'anàlisi del DNA de l'Ötzi, quan li vaig preguntar sobre el tema, 5.000 anys eren pocs anys en termes evolutius per observar gaires canvis en una regió de DNA tan petita. Amb aquests resultats era possible que hi hagessin descendents (si en va tenir) actuals de l'Otzi (o altres humans emparentats amb ell).

Avui l'Ötzi, ha tornat a l'actualitat. S'ha publicat a la revista Current Biology la seqüenciació de tot el genoma mitocondrial de l'Otzi. Ha resultat que les variants en el DNA mitocondrial de l'Otzi són úniques i no es corresponen completament a cap població humana actual o seqüència humana mai trobada. Això vol dir que possiblement pertanyia a una població humana avui extingida, és a dir que no va deixar descendents. Els titulars ja els podeu imaginar: "Ancient mummy has no modern children" (L'home de gel no té descendència actual). Encara que com que els mitocondris només es transmeten de mares a fills, potser hauríem de dir que en l'actualitat no queden descendents de la mare de l'Otzi.

DNA d'espècies extingides

Es possible obtenir el DNA d'espècies extingides? Doncs sí. És pot fer a partir de fòssils o mostres d'animals de museus (si són espècies que s'han extingit fa poc com el Tigre de Tasmània). De fet hi ha una bona colla de seqüències de DNA d'espècies extingides en les bases de dades de seqüències. Aquí teniu un enllaç on podeu trobar aquestes seqüències. De fet hi ha un projecte en marxa liderat pel Dr. Svante Paabo del Max Planck Institute de Munich per seqüenciar el genoma complert dels Neardentals a partir de restes fòssils, trobades entre altres llocs a la cova de "El Sidrón" a Astúries.

I el DNA d'un dinosaure? Coneixeu l'argument de "Jurassic Park", oi? A partir dels mosquits retinguts a l'interior d'un ambre fossilitzat, un grup de científics es capaç d'extreure el DNA de diverses espècies de dinosaures i clonar-los. El que potser no sabreu és que en el llibre, l'autor Michael Crichton va incloure una seqüència de DNA, suposadament de dinosaure.



És realment aquesta seqüència de DNA de dinosaure? Com ho podríem saber? Ja us he esmentat en algun altre post que existeix una eina bioinformàtica, anomenada blast, per comparar una seqüència de DNA o proteïna amb totes les seqüències fins ara conegudes i que trobem en les bases de dades de seqüències. Que passa si comparem la seqüència suposadament de dinosaure que apareix al llibre de Jurassic Park amb les bases de dades de seqüències de DNA? Doncs això és el que va fer en Mark Boguski al 1992. Si ho feu trobareu que no es tracta d'una seqüència real de dinosaure, si no que es tracta d'una seqüència derivada del plàsmid pBR322 (una seqüència de DNA creada per l'home i molt utilitzada en Biotecnologia). En Mark va publicar la seva troballa a la revista Biotechniques.

La història però continua. Resulta que l'autor de Jurassic Park, Michael Crichton, va veure l'article i va escriure a en Mark dient-li que efectivament no es tractava del DNA d'un dinosauri i que no s'hagués pensat mai que algú mai ho comprovaria. També li deixava anar que si algú li proposava una seqüència de DNA real de dinosaure, l'incorporaria en altres edicions del llibre. En Mark va acceptar el repte i va preparar una seqüència suposadament de dinosaure. Aquesta seqüència va aparèixer en la segona part de la saga, titulada "El mundo perdido". Si feu un blast d'aquesta seqüència de DNA, descobrireu que és més possible que sigui de dinosaure, doncs a les seqüències que més s'assembla són dues seqüències de pollastre i granota (és el que s'esperaria trobar si partim de la hipòtesis de que els dinosaures estaven emparentats amb els rèptils i aus). En Mark, però va introduir un missatge ocult en aquesta seqüència de DNA. Si traduïm a proteïna i comparem la seqüència resultant amb la proteïna de pollastre que era la més semblant, descobrireu el missatge MARK WAS HERE NIH que traduït al català seria "En Mark ha estat aquí, NIH" (NIH són els National Institute of Health on treballava).



Aquesta història és la que tenia pendent explicar-vos en un dels meus posts anteriors sobre "missatges ocults en els genomes".