Divididas por el ADN: la difícil relación entre la arqueología y la genómica

Posted: 31 Dec 2018 07:38 AM PST

El túmulo alargado de West Kennet sirvió como tumba y lugar ceremonial durante más de un milenio. Crédito: Robert Harvey / Natural World Photography

Treinta kilómetros al norte de Stonehenge, a través del paisaje ondulado del sudoeste de Inglaterra, se encuentra un enclave no menos famoso del periodo Neolítico de Gran Bretaña. Erigido alrededor del 3.600 a.C. por comunidades agrícolas tempranas, el gran túmulo de West Kennet es un montículo de tierra con cinco cámaras adornado con losas de piedra gigantes. Al principio, sirvió de tumba a unas tres docenas de hombres, mujeres y niños. Pero la gente continuó visitándolo durante más de 1.000 años, llenando dichas cámaras con reliquias como cerámica y abalorios que se han interpretado como un homenaje a los antepasados o a los dioses.

Tales artefactos nos ofrecen una visión de esos visitantes y su relación con el mundo en general. Los cambios en los estilos de las cerámicas a veces se hicieron eco de tendencias distantes en Europa continental, como, por ejemplo, la aparición de vasos con forma de campana (Cultura del Vaso Campaniforme), una conexión que señala la llegada de nuevas ideas y gentes a Gran Bretaña. Ahora bien, muchos arqueólogos piensan que estos cambios materiales se combinaron con una cultura generalmente estable que continuó siguiendo sus tradiciones durante siglos.
“Las formas en que las personas hacían las cosas eran las mismas. Solo estaban utilizando una cultura material diferente, es decir, usaban recipientes distintos”, dice Neil Carlin (izquierda), del University College de Dublin, el cual estudia la transición del Neolítico a la Edad del Cobre en Irlanda y Gran Bretaña.

Sin embargo, el año pasado comenzaron a circular informes que parecían desafiar esta imagen de estabilidad. Un estudio que analizaba datos sobre el genoma de 170 europeos antiguos, entre ellos 100 individuos asociados con artefactos del estilo del Vaso Campaniforme, sugería que las personas que habían construido el túmulo mencionado y enterrado a sus muertos habían casi desaparecido en el año 2.000 a.C. La ascendencia genética de los británicos del periodo Neolítico, según el estudio, habría sido desplazada casi por completo. Pero, a pesar de todo, los recién llegados continuaron con muchas de las tradiciones británicas. "Ese panorama no encajaba conmigo", dice Carlin, quien ha estado tratando de conciliar su investigación con los hallazgos sobre el ADN.

El "bombazo" del estudio sobre la cerámica del Vaso Campaniforme apareció en Nature en febrero de este año e incluía 230 muestras más, convirtiéndolo en la investigación más grande sobre el genoma antiguo registrado. Pero el mismo es solo el último ejemplo de la influencia disruptiva que la genética está teniendo en el estudio del pasado humano. Desde 2010, cuando el primer genoma de humanos antiguos fue secuenciado por completo, los investigadores han ido acumulado datos de más de 1.300 individuos (ver el gráfico 'Genomas antiguos' más abajo), y los han utilizado para señalar el surgimiento de la agricultura, la propagación de los lenguajes y la desaparición de los estilos de cerámica, asuntos todos ellos sobre los que han trabajado los arqueólogos durante décadas.

Algunos arqueólogos están encantados con las posibilidades que ofrece la nueva tecnología sobre el ADN. El trabajo sobre el ADN antiguo ha dado nueva vida y entusiasmo a su oficio, y se han comenzando investigaciones inconcebibles, como la secuenciación del genoma de cada individuo que se halle en un cementerio. Pero otros arqueólogos son cautelosos.

“La mitad de los arqueólogos creen que el ADN antiguo puede resolverlo todo. La otra mitad piensa que el ADN antiguo es el trabajo del diablo", afirma Philipp Stockhammer (derecha), investigador de la Universidad Ludwig-Maximilians, en Munich, el cual trabaja en estrecha colaboración con genetistas y biólogos moleculares en un instituto de Alemania que se creó hace unos años para establecer puentes entre distintas disciplinas científicas. La tecnología no es una 'bala de plata', dice, pero los arqueólogos lo ignoran bajo su propio riesgo.

Sin embargo, a algunos arqueólogos les preocupa que el enfoque molecular haya robado el campo de los matices. Están preocupados por los estudios de ADN, los cuales, dicen, hacen suposiciones injustificadas e incluso peligrosas sobre los vínculos entre biología y cultura. "Dan la impresión de que los han solucionado", dice Marc Vander Linden (izquierda), arqueólogo de la Universidad de Cambridge, Reino Unido. "Es un poco irritante".

Esta no es la primera vez que los arqueólogos han tenido que lidiar con una tecnología transformadora. "El estudio de la prehistoria actual está en crisis", escribió el arqueólogo de Cambridge, Colin Renfrew (derecha) en su libro de 1973, 'Antes de la civilización', en el que describe el impacto de las dataciones mediante la utilización del radiocarbono. Antes de que esta técnica fuera desarrollada por químicos y físicos en los años 40 y 50, los especialistas en la prehistoria determinaban la antigüedad de los yacimientos utilizando "cronologías relativas", y en algunos casos confiando en los antiguos calendarios egipcios y en suposiciones falsas sobre la difusión de ideas procedentes del Cercano Oriente. "Gran parte de la prehistoria, tal como está escrita en los libros de texto existentes, es inadecuada: parte de la misma simplemente está equivocada", afirmaba Renfrew.

No fue un cambio fácil (los primeros esfuerzos en realizar dataciones mediante el radiocarbono estaban fuera de lugar por cientos de años o más), pero la técnica finalmente permitió a los arqueólogos dejar de gastar la mayor parte de su tiempo preocupándose por la antigüedad de los restos óseos y los artefactos, y centrarse en lo que éstos significaban, argumenta Kristian Kristiansen (izquierda),quien estudia la Edad del Bronce en la Universidad de Gotemburgo, Suecia. "De repente, hubo mucho tiempo libre intelectual para comenzar a pensar en las sociedades prehistóricas y cómo estaban organizadas". El ADN antiguo ofrece ahora la misma oportunidad, dice Kristiansen, quien se ha convertido en uno de las más grandes admiradores de esta tecnología en su campo.
La genética y la arqueología han sido incómodas compañeras de cama durante más de 30 años: el primer documento sobre ADN humano-antiguo, aparecido en 1985, informaba sobre las secuencias genéticas de una momia egipcia (ahora se piensa que estaban contaminadas). Pero las mejoras en la tecnología de secuenciación desde mediados al final de la década 2000 establecieron los campos en curso de colisión.

En 2010, científicos dirigidos por Eske Willerslev (derecha), del Museo de Historia Natural de Dinamarca, emplearon el ADN de un mechón de pelo de un nativo de Groenlandia, de 4.000 años de antigüedad, para generar la primera secuencia completa de un genoma humano antiguo. Al ver el futuro de la genética ante sus ojos, Kristiansen pidió a Willerslev que se uniera a una prestigiosa beca del Consejo Europeo de Investigación que les permitiría examinar la movilidad humana cuando el Neolítico tardío dio paso a la Edad del Bronce hace unos 4.000 a 5.000 años.

Problemas de asociación

Las migraciones humanas han sido siempre una fuente importante de tensión para los arqueólogos. Se ha debatido largamente si los movimientos humanos son responsables de los cambios culturales en el registro arqueológico, como el fenómeno del Vaso Campaniforme, o si son simplemente las ideas las que se mueven a través de los intercambios culturales. Las poblaciones, identificadas por los artefactos con los que se las asociaban, se consideraban un remanente del pasado colonial de la ciencia, lo que imponía categorías artificiales. "Las ollas son ollas, no personas", dice un refrán común.
Desde entonces, la mayoría de los arqueólogos han dejado de lado la idea de que la prehistoria era como un juego de 'Risk', en el que grupos culturales homogéneos se abren camino a través de un mapa del mundo. En su lugar, los investigadores tienden a centrarse en comprender un pequeño número de enclaves antiguos y las vidas de las personas que vivieron en ese lugar. "La arqueología se había alejado de las grandes narrativas", dice Tom Booth (izquierda), bioarqueólogo del Museo de Historia Natural de Londres, y que forma parte de un equipo que utiliza el ADN antiguo para rastrear la llegada de la agricultura a Gran Bretaña. "Mucha gente pensó que era necesario comprender el cambio regional para entender la vida de las personas".

El trabajo sobre el ADN antiguo, que ha demostrado repetidamente que los habitantes modernos de una región a menudo son distintos de las poblaciones que vivían allí en el pasado, prometió, para bien o para mal, devolver algo del enfoque general sobre las migraciones a la prehistoria humana. "En lo que la genética es particularmente buena es en detectar cambios en las poblaciones", dice David Reich (derecha), genetista de poblaciones en la Escuela de Medicina de Harvard, Boston, Massachusetts. Los arqueólogos, dice Kristiansen, "estaban dispuestos a aceptar que los individuos habían viajado". Pero para el período de la Edad del Bronce que él estudia, “no estaban preparados para grandes migracione. Eso era algo nuevo".

Los estudios de isótopos de estroncio en piezas dentales, que varían según la geoquímica local, habían dado a entender que algunos individuos de la Edad del Bronce habían recorrido cientos de kilómetros a lo largo de su vida, dice Kristiansen. Él y Willerslev se preguntaban si el análisis de ADN antiguo podía detectar movimientos de poblaciones completas durante este período.

Tenían que competir. En 2012, David Anthony (izquierda), un arqueólogo del Hartwick College, en Oneonta, Nueva York, cargó su automóvil con cajas de restos humanos que él y sus colegas habían excavado en las estepas rusas cerca de la ciudad de Samara, las cuales incluían huesos asociados con un pastor de la Edad del Bronce perteneciente a la cultura Yamna. Los llevó al antiguo laboratorio de ADN que Reich había estableció en Boston. Al igual que Kristiansen, Anthony estaba cómodo teorizando sobre el pasado a gran escala. En su libro de 2007, "The Horse, the Wheel and Language", proponía que la estepa euroasiática había sido un crisol para el desarrollo moderno de la domesticación de los caballos y el transporte con ruedas, lo que impulsó la expansión de una familia de lenguas, llamada indoeuropea, a través de toda Europa y partes de Asia.

En dos trabajos publicados en Nature (aquí y aquí) en 2015, equipos de investigadores llegaban a conclusiones más o menos similares: una afluencia de pastores de las estepas de las actuales Rusia y Ucrania, vinculados a artefactos de la cultura Yamna y a prácticas de sepulturas en túmulos, habían reemplazado gran parte del acervo genético de Europa central y occidental hace unos 4.500-5.000 años. Esto era coincidente con la desaparición de la cerámica neolítica, los estilos de enterramiento y otras expresiones culturales, y con el surgimiento de artefactos asociados a la cultura de la Cerámica Cordada, la cual se distribuía a lo largo de todo el norte y centro de Europa. "Estos resultados fueron un 'shock' para la comunidad arqueológica", dice Kristiansen.

Cortadores de cuerdas

Tales conclusiones inmediatamente se encontraron con el rechazo. Parte de ello comenzó incluso antes de que se publicaran los documentos, dice Reich. Cuando hizo circular un borrador entre sus docenas de colaboradores, varios arqueólogos abandonaron el proyecto. Para muchos, la idea de que las personas vinculadas a la cultura de la Cerámica Cordada habían reemplazado a los grupos neolíticos de Europa occidental recordaba inquietantemente las ideas de Gustaf Kossinna (derecha), un arqueólogo alemán de principios del siglo XX que había relacionado la cultura de la Cerámica Cordada con la gente de la Alemania moderna y promovido un punto de vista "Risk" de la prehistoria conocido como arqueología de los asentamientos. Dicha idea alimentó, más tarde, a la ideología nazi.
Reich se volvió a ganar a sus colaboradores rechazando explícitamente las ideas de Kossinna en un ensayo incluido en el material complementario del trabajo de investigación. Él dijo que el episodio fue revelador al mostrar cómo una audiencia más amplia percibía los estudios genéticos que afirmaban la existencia de migraciones antiguas a gran escala.

Sin embargo, no todos estaban satisfechos. En un ensayo titulado Kossinna's Smile ("La sonrisa de Kossima"), el arqueólogo Volker Heyd (izquierda), de la Universidad de Bristol, Reino Unido, dijo que no estaba de acuerdo, pero no con la conclusión de que hubo gentes que emigraron al oeste de la estepa, sino con la forma en que sus firmas genéticas se habían combinado con expresiones culturales complejas. Los enterramientos de las culturas de la Cerámica Cordada y Yamna son más diferentes que similares, y hay evidencias de intercambio cultural, al menos, entre la estepa rusa y las regiones del oeste que preceden a la cultura Yamna, afirma. Ninguno de estos hechos niega las conclusiones de los trabajos de investigación sobre genética, pero ponen de relieve la insuficiencia de los mismos al abordar las preguntas en las que están interesados los arqueólogos, argumenta. "Aunque no tengo ninguna duda de que básicamente tienen razón, lo que no se refleja es la complejidad del pasado", escribió Heyd, antes de emitir una llamada a las armas. "En lugar de dejar que los genetistas determinen la agenda y establezcan el mensaje, debemos enseñarles acerca de la complejidad de las acciones humanas en el pasado".

Ann Horsburgh (derecha), antropóloga molecular y prehistoriadora de la Universidad Metodista del Sur, en Dallas, Texas, atribuye esas tensiones a problemas de comunicación. La arqueología y la genética dicen cosas distintas sobre el pasado, pero a menudo usan términos similares, como el nombre de una cultura material. "Es C.P. Snow de nuevo", dice, refiriéndose a las influyentes opiniones sobre las "Dos culturas" que este científico británico escribió, el cual lamentaba la profunda división intelectual existente entre las ciencias y las humanidades. Horsburgh se queja de que los resultados genéticos son a menudo dados de modo prioritario sobre las inferencias acerca del pasado obtenidas por la arqueología y la antropología, y que ese "chovinismo molecular" impide que haya un compromiso relevante. "Es como si los datos genéticos, porque son generados por personas en batas de laboratorio, tuvieran algún tipo de verdad pura sobre el Universo".

Horsburgh, que está viendo que como su propio campo sobre la prehistoria africana comienza a sentir las convulsiones de la genómica antigua, dice que los arqueólogos, frustrados por haber malinterpretado su propio trabajo, deberían ejercer su poder sobre los restos arqueológicos y exigir colaboraciones más equitativas con los genetistas. "La colaboración no significa que te envíe un correo electrónico que diga 'Hey, tienes unos huesos realmente geniales. Te conseguiré que publiques un trabajo en Nature'. Eso no es una colaboración”, dice ella.

Muchos arqueólogos están también tratando de entender y relacionarse con los incómodos hallazgos procedentes de la genética. Neil Carlin, por ejemplo, dice que el estudio del genoma sobre las gentes de la cultura del Vaso Campaniforme lo envió como "una ruta de reflexión", en la cual él cuestiona sus propios puntos de vista acerca del pasado. Ha estudiado detenidamente la selección de muestras de ADN incluidas en el estudio, así como las bases para su conclusión de que la aparición de artefactos del Vaso Campaniforme coincide con un reemplazo de más del 90% del acervo genético británico. "No quería cuestionarlo desde una posición de ignorancia", argumenta Carlin.

Al igual que Wolker Heyd, acepta que se produjo un cambio en la ascendencia (aunque tiene preguntas sobre el momento y la amplitud del mismo). Esos resultados, de hecho, ahora hacen que se pregunte acerca de cómo prácticas culturales, tales como dejar cerámica y otros bienes en el túmulo de West Kennet, persistieron ante tales cambios. "Yo caracterizaría muchos de estos trabajos de investigación como 'mapear y describir'. Ellos observan el movimiento de las firmas genéticas, pero en términos de cómo o por qué eso sucedió, esas cosas no se exploran", dice Carlin, quien sostiene no estar ya molesto por la desconexión. "Me estoy reconciliando cada vez más con la opinión de que la arqueología y el ADN antiguo están contando historias diferentes". Los cambios en las prácticas culturales y sociales que él estudia podrían coincidir con los cambios de población que Reich y su equipo están descubriendo, pero no necesariamente tienen razón. Tales percepciones biológicas nunca explicarán completamente las experiencias humanas capturadas en el registro arqueológico.

Reich está de acuerdo en que su campo está en una "fase de creación de mapas", y que la genética solo está esbozando los ásperos contornos del pasado. Las conclusiones arrolladoras, como las presentadas en los documentos de 2015 sobre las migraciones desde la estepa rusa, darán paso a estudios con mayor sutileza centrados en la región.

Esto ya está empezando a suceder. Aunque el estudio sobre el Vaso Campaniforme halló un cambio profundo en la composición genética de Gran Bretaña, rechaza la idea de que este fenómeno cultural estuviera asociado con una sola población. En Iberia, los individuos enterrados con artefactos del Vaso Campaniforme estaban estrechamente relacionados con poblaciones locales anteriores y compartían poca ascendencia con los individuos asociados al Vaso Campaniforme del norte de Europa (los cuales estaban relacionados con grupos de las estepas como los Yamna). Fueron las vasijas las que hicieron el camino, no la gente.

Reich describe su papel como el de una "partera" que entrega tecnología sobre ADN antiguo a los arqueólogos, los cuales pueden aplicarla como les parezca. "Los arqueólogos adoptarán esta tecnología y no serán luditas, la harán suya", predice.

Una relación más fuerte

Ubicada en un tranquilo valle en el estado de Turingia, en la antigua Alemania del Este, la ciudad de Jena se ha convertido en un centro para la convergencia de la arqueología con la genética. En 2014, la prestigiosa Sociedad Max Planck estableció allí un Instituto para la Ciencia de la Historia Humana, e instaló, como estrella en alza sobre la investigación del ADN antiguo, a Johannes Krause como director (izquierda). Krause era un protegido del genetista Svante Pääbo (derecha) en el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, en Leipzig. Allí, Krause trabajó en el genoma de los neandertales y ayudó a descubrir un nuevo grupo humano arcaico conocido como Denisovanos.

Mientras que Pääbo estaba centrado en aplicar la genética a preguntas biológicas sobre los humanos antiguos y sus parientes, Krause vio un alcance más amplio para la tecnología genética. Antes de dirigir el instituto de Jena, su equipo identificó el ADN de una bacteria -causante de plagas- en los dientes de personas que murieron a causa de la Peste Negra en el siglo XIV, constituyéndose en la primera evidencia directa de una posible causa de tal pandemia. En Jena, Krause esperaba poder llevar la genética no solo a los períodos 'prehistóricos' del Neolítico y la Edad del Bronce, donde los métodos arqueológicos son la principal herramienta para reconstruir el pasado, sino también a tiempos más recientes. La divulgación conjunta con los historiadores sigue siendo todavía un trabajo en progreso, pero la arqueología y la genética están completamente integradas en el instituto. El departamento que Krause dirige se llama incluso arqueogenética. "Tenemos que ser interdisciplinarios", dice, porque los genetistas están abordando cuestiones y períodos de tiempo que los arqueólogos, lingüistas e historiadores, han estudiando detenidamente durante décadas.
Krause y su equipo han estado muy involucrados en la fase de creación de mapas de la genómica antigua (él ha trabajado estrechamente con el equipo de Reich en muchos de estos proyectos). En este sentido, un estudio publicado a fines del año pasado, que se centraba en la transición del Neolítico a la Edad del Bronce en Alemania, obtuvo elogios de arqueólogos que han estado dudando de los estudios de ADN antiguo a gran escala.

La cerámica de la cultura de Vaso campaniforme indica un período de mezcla cultural sin precedentes para los primeros europeos. Crédito: Museo Ashmolean / Univ. Oxford / Bridgeman

Dirigido por Philipp Stockhammer, que también tiene un puesto en el instituto de Jena, el equipo analizó 84 esqueletos del Neolítico y de la Edad del Bronce procedentes del valle del río Lech, en el sur de Baviera, y que datan de entre 2500 y 1700 a.C. La diversidad de los genomas en las estructuras celulares conocidas como mitocondrias, que se heredan por vía materna, había aumentado durante este período, lo que sugiere que hubo una afluencia de mujeres. Al mismo tiempo, los niveles de isótopos de estroncio en los dientes, y que se fijan durante la infancia, sugieren que la mayoría de las mujeres no eran locales. En un caso, dos individuos relacionados, que vivieron con pocas generaciones de diferencia entre uno y otro, se encontraron enterrados con diferentes culturas materiales. En otras palabras, algunos cambios culturales en el registro arqueológico podrían deberse no a migraciones masivas, sino a la movilidad sistemática de mujeres individuales.

Es la perspectiva de más estudios como este lo que hace que los arqueólogos estén salivando a consecuencia del ADN antiguo. En un futuro cercano, dice Stockhammer, los arqueólogos podrán secuenciar los genomas de todos los individuos de un cementerio y construir un árbol genealógico local, al tiempo que determinan cómo encajan dichos individuos dentro de los grandes patrones ancestrales. Esto debería permitir a los investigadores preguntar cómo se relaciona el parentesco biológico con la herencia de la cultura material o estatus. "Estas son las grandes preguntas de la historia, y las mismas solo se pueden resolver en colaboración", dice Stockhammer.
Otra visión de este enfoque apareció en la revista bioRxiv. El documento explora un período de migraciones en Europa, cuando "hordas bárbaras" llenaron el vacío dejado por la caída del Imperio Romano. En el documento, un equipo de genetistas, arqueólogos e historiadores, han construido los árboles genealógicos de 63 individuos de dos cementerios medievales, uno en Hungría y otro en el norte de Italia, asociados con un grupo conocido como los longobardos. Encontraron en los enterramientos evidencias de forasteros de alto estatus, la mayoría de los cuales tenían ancestros genéticos del centro y norte de Europa que diferían de los de la población local, quienes solían ser enterrados sin ajuares, lo que ofrecía apoyo a la idea de que algunos grupos bárbaros incluían a forasteros.

Patrick Geary, un historiador medieval en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Nueva Jersey, y que fue uno de los líderes del estudio sobre los longobardos, no comenta nada sobre esta investigación porque está siendo revisada por pares. No obstante, dice que los estudios genéticos de los tiempos históricos, como el período de las migraciones bárbaras, también conllevan trampas. Los historiadores están incorporando a su trabajo, cada vez más, datos como registros sobre el paleoclima, y harán lo mismo con el ADN antiguo, dice Geary. Sin embargo, comparten los temores de los arqueólogos de que la biología y la cultura se confundan, y que las designaciones problemáticas, como francos, godos o vikingos, sean establecidas por perfiles genéticos, prevaleciendo la percepción sobre cómo los pueblos antiguos se veían a sí mismos. "En estos días, lo que los historiadores quieren saber es la identidad", dice. "Pero los genetistas no puede responder a estas cuestiones".

Reich admite que su área de actividad no siempre ha manejado el pasado con el matiz o la precisión que les gustaría a los arqueólogos e historiadores. Sin embargo, espera que eventualmente se dejen llevar por las ideas que su campo puede aportar. "Somos bárbaros llegando tarde al estudio del pasado humano", dice Reich. "Pero es peligroso ignorar a los bárbaros".

Fuente: nature.com | 28 de marzo de 2018

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