Publicada en la prestigiosa revista Science, la investigación ha logrado un hito en los estudios sobre la evolución humana tras la recuperación de secuencias proteicas antiguas de cuatro dientes de unos 2 millones de años de Swartkrans, en Sudáfrica. Los restos fósiles se han atribuido a la especie extinta de homínido Paranthropus robustus. Considerado una rama lateral de nuestro árbol evolutivo, Paranthropus surgió y evolucionó en África hace entre 2,8 y 1,2 m.a., y coexistió con las primeras especies de Homo y posiblemente interactuó con ellas. Paranthropus era bípedo, pero también mostró adaptaciones en las extremidades superiores para trepar y un amplio nicho alimentario, basado en diversos tipos de plantas y posiblemente en insectos.

Liderado por la Universidad de Copenhague y la Universidad de Ciudad del Cabo, con la participación del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Pompeu Fabra (UPF), el equipo extrajo fragmentos proteicos del esmalte dental de estos antiguos parientes humanos y empleó técnicas de espectrometría de masas de vanguardia para reconstruir parcialmente sus secuencias.

Recuperan proteínas antiguas en África que datan de tiempos remotos

El enfoque pionero empleado por el equipo permitió determinar el sexo biológico de homínidos individuales y reveló una variabilidad genética crucial que no se había detectado hasta la fecha en P. Robustus. Estos hallazgos no solo desafían suposiciones basadas únicamente en la morfología esquelética, sino que también abren nuevas vías para comprender la compleja historia evolutiva de estos parientes antiguos. La exitosa aplicación de paleoproteómica para determinar el sexo y la variabilidad genética en Paranthropus representa un posible cambio en la paleoantropología, superando las limitaciones del análisis morfológico y los desafíos para la preservación del ADN antiguo (ADNa), cuya recuperación en África no se remonta a más de 20.000 años antes del presente (aproximadamente).

Los cuatro especímenes de Paranthropus se recuperaron de sedimentos consolidados de cuevas, lo que podría haber contribuido a la preservación de las proteínas dentro de los dientes fósiles. Sin embargo, el tiempo también afecta significativamente la recuperación de proteínas de las muestras fósiles, acortando cada vez más los péptidos, lo cual puede impedir su detección mediante espectrometría de masas.

“Debido a la mala conservación, utilizamos el fraccionamiento de péptidos, un método ampliamente empleado en la proteómica moderna, y espectrómetros de masas de última generación para maximizar la cobertura proteica de estas muestras raras, aumentando así las posibilidades de encontrar información filogenética clave”, explica Jesper Olsen, autor sénior del artículo y director ejecutivo del Centro de Investigación de Proteínas de la Universidad de Copenhague.

Este avance implica que una amplia gama de fósiles de homínidos africanos, que anteriormente se consideraban fuera del alcance del análisis genético, podrían proporcionar datos biomoleculares cruciales, con el potencial de transformar la comprensión de la diversidad y variación que había entre los homínidos de África hace millones de años.

Ubicación y estructura de la cueva del yacimiento de Swartkrans, Sudáfrica, y vista oclusal de los dientes de Paranthropus analizados, de arriba a abajo: SK 830, un P4 izquierdo; SK 835, un M3 izquierdo; SK 850, un P3 derecho; SK 14132. Crédito: Dra. Robyn Pickering.

Perspectivas evolutivas

El análisis de las proteínas antiguas desveló varios hallazgos clave. Mediante el análisis del esmalte de los dientes, el equipo logró identificar el sexo biológico de los especímenes mediante la detección de variantes específicas de una proteína llamada amelogenina. La detección de una variante específica para machos permitió identificar con seguridad a dos especímenes de Paranthropus como individuos machos, mientras que un novedoso enfoque cuantitativo permitió inferir que los otros dos especímenes eran hembras. La capacidad de determinar con precisión el sexo biológico de los restos fosilizados constituye un avance crucial, que permite una comprensión más precisa de las diferencias basadas en el sexo en el uso de la tierra, la distribución y los comportamientos sociales de nuestros parientes extintos hace mucho tiempo.

“Haber determinado el sexo biológico de estos individuos que vivieron hace dos millones de años es realmente remarcable. Este hecho nos abre las puertas a entender la biología de otras poblaciones pertenecientes al linaje humano”, comenta Esther Lizano, Investigadora Distinguida Júnior en el Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont (ICP) que ha participado en el estudio.

El equipo también descubrió que la mutación encontrada en la proteína de la polishina, inicialmente identificada como una variante genética única de la especie, presentaba variaciones entre los cuatro individuos de Paranthropus analizados.

El equipo también realizó análisis morfológicos de los dientes, que identificaron una posible subestructura dentro de Paranthropus. Los resultados sugieren que la considerable variación morfológica observada en Paranthropus podría reflejar dinámicas poblacionales más complejas, microevolución o incluso la presencia de grupos o taxones distintos.

La mayoría de las secuencias proteicas de Paranthropus recuperadas fueron idénticas a las de los humanos modernos, con solo dos posiciones diferentes entre ambos grupos. Como resultado, estos especímenes parecen estar más estrechamente relacionados con el linaje Homo (incluidos nosotros mismos y nuestros primos genéticos, los neandertales y los denisovanos) que con cualquier otra especie actual, aunque siguen siendo ligeramente distintos. Sin embargo, la antigüedad de las muestras afecta la recuperación total de proteínas, lo que reduce la probabilidad de identificar la información filogenética crucial que permite realizar comparaciones precisas entre grupos estrechamente relacionados.

“El estudio muestra tanto las posibilidades como las limitaciones de nuestra tecnología actual. Demuestra el poder complementario a los análisis morfológicos para el estudio de la evolución humana, pero también es necesario entender que la diversidad molecular es limitada y no siempre informativa”, concluye Tomàs Marquès, investigador principal en el Instituto de Biología Evolutiva (IBE) y profesor de investigación ICREA en la Universidad Pompeu Fabra (UPF) que ha participado en el estudio.

El estudio ha sido financiado por la Red de Formación Marie Skłodowska-Curie de la Unión Europea “PUSHH”, en el marco del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 (subvención n.º 861389, E.C.); por la Subvención Avanzada del Consejo Europeo de Investigación (ERC) “BACKWARD”, acuerdo n.º 101021361, también en el marco del programa Horizonte 2020 (E.C.); y por la Subvención Prueba de Concepto del ERC “SSPIN”, acuerdo n.º 101138962, en el marco del programa Horizonte Europa (E.C.).

Artículo referenciado:

Madupe, P. P., Koenig, C., Patramanis, I., Rüther, P. L., Hlazo, N., Mackie, M., et al. (2025). Enamel proteins reveal biological sex and genetic variability in southern African Paranthropus. Science. https://doi.org/10.1126/science.adt9539