O Prémio Nobel da Medicina de 2022 foi atribuído ao cientista especializado em genética evolutiva, Svante Pääbo, “pelas suas descobertas sobre os genomas dos hominídeos extintos e a evolução humana”.
O sueco, de 67 anos, conhecido pela sua investigação na área da paleogenética descobriu diferenças genéticas “que distinguem todos os humanos vivos de hominídeos extintos”, segundo refere a academia sueca, acrescentando que “as suas descobertas fornecem a base para explorar o que nos torna exclusivamente humanos”.
O geneticista descobriu o extinto hominídeo de Denisova através da sequenciação de um osso de um dedo e de um molar encontrados na cave remota de Denisova, nas Montanhas Altai, na Sibéria. A descoberta remonta a 2010, mas permitiu um avanço científico que, até agora, “parecia impossível”, que é a sequenciação do genoma do Neandertal.
“Através da sua pesquisa pioneira, Svante Pääbo realizou algo aparentemente impossível: sequenciar o genoma do Neandertal, um parente extinto dos humanos atuais. Ele também fez a descoberta sensacional de um hominídeo anteriormente desconhecido, Denisova”, destaca o comité do Nobel que ressalta, igualmente, “que Pääbo também descobriu que a transferência de genes ocorreu desses hominídeos agora extintos para o Homo sapiens após a migração para fora da África há cerca de 70.000 anos”.
“Esse antigo fluxo de genes para os humanos atuais tem relevância fisiológica hoje, por exemplo, afetando o modo como o nosso sistema imunológico reage a infeções”, explica o comité de atribuição do Nobel.
A pesquisa seminal de Pääbo deu origem a uma disciplina científica inteiramente nova, a paleogenómica.
“Ao revelar diferenças genéticas que distinguem todos os humanos vivos de hominídeos extintos, as suas descobertas fornecem a base para explorar o que nos torna exclusivamente humanos”, diz o Comité do Prémio Nobel.
De onde nós viemos?
A questão da nossa origem e o que nos torna únicos tem intrigado a humanidade desde os tempos antigos.
A paleontologia e a arqueologia são importantes para os estudos da evolução humana.
A pesquisa forneceu evidências de que o humano anatomicamente moderno, Homo sapiens, apareceu pela primeira vez em África há aproximadamente 300.000 anos, enquanto os nossos parentes mais próximos, os neandertais, se desenvolveram fora de África e povoaram a Europa e a Ásia Ocidental de cerca de 400.000 anos até 30.000 anos atrás, ponto em que foram extintos.
Há cerca de 70.000 anos, grupos de Homo sapiens migraram de África para o Médio Oriente e, de lá, espalharam-se pelo resto do mundo.
Assim, o Homo sapiens e os neandertais coexistiram em grande parte da Eurásia por dezenas de milhares de anos. Mas o que sabemos sobre o nosso relacionamento com os extintos neandertais? As pistas podem ser derivadas de informações genómicas.
No final da década de 1990, quase todo o genoma humano tinha sido sequenciado. Este foi um feito considerável, que permitiu estudos posteriores da relação genética entre diferentes populações humanas. No entanto, estudos da relação entre os humanos atuais e os extintos neandertais exigiriam o sequenciamento de DNA genómico recuperado de espécimes arcaicos.
Uma tarefa aparentemente impossível
No início da sua carreira, Svante Pääbo ficou fascinado com a possibilidade de utilizar métodos genéticos modernos para estudar o DNA dos neandertais. No entanto, ele logo percebeu os desafios técnicos extremos, porque com o tempo o DNA modifica-se quimicamente e degrada-se em pequenos fragmentos.
Depois de milhares de anos, restam apenas vestígios de DNA, e o que resta é massivamente contaminado com DNA de bactérias e humanos contemporâneos. Como aluno de pós-doutoramento com Allan Wilson, pioneiro no campo da biologia evolutiva, Pääbo começou a desenvolver métodos para estudar o DNA dos neandertais, um empreendimento que durou várias décadas.
Em 1990, Pääbo foi contratado pela Universidade de Munique, onde, como professor recém-nomeado, continuou o seu trabalho sobre DNA arcaico. Ele decidiu analisar o DNA das mitocondrias neandertais – organelas em células que contêm o seu próprio DNA. O genoma mitocondrial é pequeno e contém apenas uma fração da informação genética na célula, mas está presente em milhares de cópias, aumentando a probabilidade de sucesso.
Com os seus métodos refinados, Pääbo conseguiu sequenciar uma região do DNA mitocondrial de um pedaço de osso de 40.000 anos. Assim, pela primeira vez, tivemos acesso a uma sequência de um parente extinto.
Comparações com humanos e chimpanzés contemporâneos demonstraram que os neandertais eram geneticamente distintos.
Sequenciando o genoma neandertal
Como as análises do pequeno genoma mitocondrial forneceram apenas informações limitadas, Pääbo agora assumiu o enorme desafio de sequenciar o genoma nuclear neandertal. Neste momento, foi-lhe oferecida a oportunidade de estabelecer um Instituto Max Planck em Leipzig, Alemanha. No novo Instituto, Pääbo e a sua equipa melhoraram constantemente os métodos para isolar e analisar DNA de restos ósseos arcaicos.
A equipa de pesquisa explorou novos desenvolvimentos técnicos, que tornaram o sequenciamento de DNA altamente eficiente.
Pääbo também contratou vários colaboradores críticos com experiência em genética de populações e análises avançadas de sequências.
À direita, a arvore filogenética mostrando a evolução e relação entre o Homo sapiens e os hominídeos extintos. A árvore filogenética também ilustra os fluxos génicos descobertos por Pääbo.
Os seus esforços foram bem-sucedidos e Pääbo conseguiu o que parecia impossível e conseguiu publicar a primeira sequência do genoma neandertal em 2010.
Análises comparativas demonstraram que o ancestral comum mais recente dos neandertais e do Homo sapiens viveu há cerca de 800.000 anos.
Pääbo e os seus colegas de trabalho agora podem investigar a relação entre os neandertais e os humanos modernos de diferentes partes do mundo. Análises comparativas mostraram que as sequências de DNA de neandertais eram mais semelhantes a sequências de humanos contemporâneos originários da Europa ou Ásia do que de humanos contemporâneos originários da África. Isso significa que neandertais e Homo sapiens cruzaram-se durante os seus milénios de coexistência. Nos humanos modernos com descendência europeia ou asiática, aproximadamente 1-4% do genoma tem origem nos neandertais.
Uma descoberta sensacional: Denisova
Em 2008, um fragmento de 40.000 anos de um osso de dedo foi descoberto na caverna Denisova, na parte sul da Sibéria. O osso continha DNA excecionalmente bem preservado, que a equipa de Pääbo sequenciou. Os resultados causaram sensação: a sequência de DNA era única quando comparada a todas as sequências conhecidas de neandertais e humanos atuais. Pääbo descobriu um hominídeo anteriormente desconhecido, que recebeu o nome de Denisova.
Comparações com sequências de humanos contemporâneos de diferentes partes do mundo mostraram que o fluxo génico também ocorreu entre Denisova e Homo sapiens. Essa relação foi vista pela primeira vez em populações na Melanésia e em outras partes do Sudeste Asiático, onde os indivíduos carregam até 6% de DNA de Denisova.
As descobertas de Pääbo geraram uma nova compreensão da nossa história evolutiva. Na época em que o Homo Sapiens migrou para fora de África, pelo menos duas populações extintas de hominídeos habitavam a Eurásia. Os neandertais viviam na Eurásia ocidental, enquanto os denisovanos povoavam as partes orientais do continente.
Durante a expansão do Homo sapiens para fora de África e a sua migração para o leste, eles não apenas encontraram e cruzaram-se com os neandertais, mas também com os denisovanos.
Paleogenómica e sua relevância
Através da sua pesquisa inovadora, Svante Pääbo estabeleceu uma disciplina científica inteiramente nova, a paleogenómica.
Após as descobertas iniciais, o seu grupo concluiu análises de várias sequências genómicas adicionais de hominídeos extintos. As descobertas de Pääbo estabeleceram um recurso único, que é amplamente utilizado pela comunidade científica para entender melhor a evolução e a migração humana.
Novos métodos poderosos para análise de sequência indicam que hominídeos arcaicos também podem ter-se misturado com o Homo sapiens em África. No entanto, nenhum genoma de hominídeos extintos em África ainda foi sequenciado devido à degradação acelerada do DNA arcaico em climas tropicais.
Graças às descobertas de Svante Pääbo, agora entendemos que sequências de genes arcaicos dos nossos parentes extintos influenciam a fisiologia dos humanos atuais. Um exemplo é a versão denisovana do gene EPAS1, que confere uma vantagem para a sobrevivência em grandes altitudes e é comum entre os tibetanos atuais. Outros exemplos são os genes neandertais que afetam a nossa resposta imune a diferentes tipos de infeções.
O que nos torna exclusivamente humanos?
Explicam os cientistas que o Homo sapiens é caracterizado por sua capacidade única de criar culturas complexas, inovações avançadas e arte figurativa, bem como pela capacidade de atravessar águas abertas e de se espalhar por todas as partes do nosso planeta. Os neandertais também viviam em grupos e tinham cérebros grandes. Eles também utilizaram ferramentas, mas estas desenvolveram-se muito pouco durante centenas de milhares de anos.
As diferenças genéticas entre o Homo sapiens e os nossos parentes extintos mais próximos eram desconhecidas até serem identificadas através do trabalho seminal de Pääbo. Intensas pesquisas em curso concentram-se em analisar as implicações funcionais dessas diferenças com o objetivo final de explicar o que nos torna exclusivamente humanos.
