Los fósiles que datan de hace 2,1 millones a 300.000 años en el este de Asia son materiales fundamentales para reconstruir la historia evolutiva del Homo erectus en el este de Asia. Sin embargo, su larga antigüedad y los tradicionales métodos destructivos de muestreo han restringido gravemente la investigación molecular sobre estas preciosas muestras, dejando sin resolver una serie de cuestiones científicas clave sobre la evolución humana durante mucho tiempo.
Recientemente, el Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados de la Academia de Ciencias de China, obtuvo por primera vez con éxito datos de proteínas endógenas del esmalte con información filogenética de seis fósiles de dientes de Homo erectus del Pleistoceno Medio que datan de hace aproximadamente 400.000 años de tres sitios en Zhoukoudian, Beijing, Hexian, Anhui y Sunjiadong, Henan, sin destruir la forma completa de los fósiles. Se trata de la primera vez en el mundo que se obtiene información molecular con las características de identificación del Homo erectus, remodelando la red de interacción de antiguos grupos humanos en el este de Asia durante el Pleistoceno Medio.
Para no destruir la forma completa del fósil, el equipo de investigación científica exploró y propuso de manera innovadora un plan de evaluación y muestreo casi "no destructivo". En primer lugar, los investigadores utilizaron espectrometría de masas de tiempo de vuelo por ionización y desorción láser asistida por matriz para detectar la conservación de proteínas antiguas en el esmalte dental humano antiguo.
Sobre esta base, el equipo aplicó por primera vez la tecnología de muestreo mínimamente dañina de grabado ácido a los fósiles de Homo erectus del Pleistoceno Medio. Esta tecnología consume solo una pequeña área de la superficie del esmalte y obtiene de manera eficiente proteínas endógenas sin afectar básicamente la morfología fósil.
Precisamente gracias a este avance clave, los investigadores científicos pudieron estudiar por primera vez a nivel molecular los fósiles de Homo erectus de Asia oriental de Zhoukoudian, Hexian, Sunjiadong y otros lugares.
Los investigadores identificaron con éxito entre 6 y 11 proteínas endógenas relacionadas con el esmalte, incluidos entre 650 y 3457 segmentos peptídicos, y la secuencia consenso construida cubrió entre 269 y 903 sitios de aminoácidos.
Esta es la primera vez en el mundo que se obtienen datos de proteínas endógenas del esmalte con información filogenética característica a partir de fósiles de Homo erectus, y también es el proteoma humano más antiguo del este de Asia hasta la fecha. El estudio amplió el límite temporal del proteoma humano antiguo del este de Asia desde hace unos 160.000 años hasta hace al menos 400.000 años.
¿Pertenece el Homo erectus en China a la misma rama evolutiva o representan múltiples orígenes diferentes o grupos relativamente aislados? La heterogeneidad en la forma física de los fósiles de Homo erectus del Pleistoceno Medio en el este de Asia ha desencadenado un debate a largo plazo entre los científicos.
Los datos sobre las proteínas del esmalte proporcionaron una respuesta decisiva. El estudio descubrió una nueva mutación decisiva: un polimorfismo de un solo aminoácido en la ameloblastina AMBN A253G. La mutación se identificó en las seis muestras de Homo erectus y no se ha encontrado en ningún otro primate arcaico, moderno u otros primates vivos o fósiles publicados.
El estudio construyó un conjunto de datos de comparación de proteínas endógenas que incluía seis Homo erectus del este de Asia y un individuo de Harbin. Los resultados mostraron que los seis Homo erectus de Asia oriental estaban claramente agrupados en una rama y claramente separados de los denisovanos, los neandertales y los humanos modernos.
Este descubrimiento proporciona por primera vez evidencia molecular directa para confirmar que el Homo erectus de los tres sitios mencionados en China pertenece a un grupo evolutivo independiente, resuelve la controversia de larga data sobre la clasificación interna del Homo erectus en el este de Asia y llena el vacío en la comprensión de las características genéticas del Homo erectus.
En las seis muestras de Homo erectus del Pleistoceno Medio de Asia Oriental, el equipo de investigación también identificó otra mutación clave común, AMBN M273V, y realizó un rastreo inverso de su región codificante de ADN correspondiente y realizó un análisis detallado, revelando que algunos genes del genoma denisovano han penetrado en los humanos modernos, y su origen se remonta a las poblaciones relacionadas con el Pleistoceno Medio de Zhoukoudian, Hexian y Sunjiadong.
Basándose en los estudios anteriores, los investigadores científicos han esbozado una imagen desconocida de la evolución humana: el Homo erectus en el este de Asia, representado por Zhoukoudian hace 400.000 años, no es sólo un grupo evolutivo único, sino también una de las fuentes de genes antiguos en el acervo genético humano moderno.
Este estudio es el primero en transformar al Homo erectus de una entidad cognitiva morfológica a una entidad evolutiva con claras contribuciones genéticas; A nivel molecular, ha descubierto conexiones genéticas profundas entre el Homo erectus de Asia oriental relacionado con los zhoukoudianos, hexianos y sunjiadong, los denisovanos y algunas poblaciones humanas modernas actuales, lo que proporciona evidencia importante para comprender la complejidad de la evolución humana antigua y la red de intercambio de genes dentro del género Homo.
El innovador sistema de métodos desde el muestreo hasta el análisis de datos utilizado en el estudio ha transformado la paleoproteómica de una herramienta centrada en la identificación del linaje a un método de investigación central que puede deducir y verificar de forma independiente hipótesis evolutivas. Ha establecido un paradigma de investigación de referencia para explorar grupos humanos más antiguos, destacando la paleoproteómica como un medio importante para descifrar la historia de la evolución humana.
Los resultados de la investigación relevante se publicaron en Nature (Naturaleza)superior.
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Por primera vez, los científicos extrajeron información genética sobre las características del linaje de los fósiles de Homo erectus
La ubicación geográfica del sitio de Homo erectus en el Pleistoceno medio de China y la información de muestra de este estudio.