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Parasites: signs on our way

The mysteries of human evolution, their development and their movementsthroughout history continue to create great interest and expectation. There are stillmany things to discover and understand about ancient societies, but thanks to thehelp of the science we are increasingly closer. Can parasites of the past shed light on those communities? We will discover it in thehands of the paleoparasitology.

WHAT IS PALEOPARASITOLOGY?

This is a branch of paleontology that study parasitological evidences in archaeological records, i.e.,studying parasites or remains of these found in ancient archaeological sites. The objective of these studies is to shed light on the origin and evolution of parasitic diseases that exist, as well as determine their phylogenetic relationships.  The study of ancient parasites allows us to know socio-cultural aspects of ancient societies as for example their diets, their level of hygiene, if human  were nomadic or sedentary, their migrations etc.

The materials studied by the paleoparasitology are generally fossilized tissueremains, mummies, fossils, coprolites (feces mummified) or sediments that have been able to be in contact with those who were the hosts of these parasites.

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Mummified human coprolites. (Image: M. Beltrame)

Find remains of a parasite in some of the samples is difficult, since the passage oftime destroys all evidence. Even so, usually eggs or Oocyst parasites found (since theyare forms of resistance that have managed to stay over the millennia).

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A egg of a louse (Pediculus humanus) found in a mummy of Brazil (12,000 years old). B. egg of Trichuris sp. found in Cape virgins, Argentina (6000 years old). (Image: Araujo).

In certain cases, manuscripts and drawings of ancient societies have providedinformation on the presence of certain parasites, such as for example ceramics thatwe observe below, where lesions that presents a person who suffers from cutaneous leishmaniasis is faithfully represented. In the next image we see a fossilized skull which presents very similar lesions.

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A. Modified image of a ceramic moche representing (red circle) lesions caused by leishmaniasis. (Image: Oscar Anton, Pinterest) B. mummified skull that shows very similar injuries. (Image: Karl J. Reinhard).

THE ARRIVAL TO AMERICA: HUMAN MIGRATIONS AND PARASITES

About 150,000 years ago appeared a new species of hominid in Africa: Homo sapiens. It began to expand in several waves to the rest of the continent, Europe, and Asia,carrying with them some parasites that had inherited from his ancestors (known as heirloom parasites). At the same time, they were acquiring along their journey a range of parasites due to interactions with other humans and animals (souvenir parasites).

Following the archaeological remains and parasitological  clues what ancient humans have left during their migrations, is possible to determine the routes followed by them. One of these routes was the arrival in the new world (America). We have always believed that the first inhabitants of the Americas came across the Beringia Strait (which joined at some point by ice Siberia with Alaska) about 13,000 years ago.

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Representation of the path followed by the first American settlers by the Beringia Strait Bridge. (Image: The siberian Times).
A few very interesting parasites that can be found in the American archaeological remains are Trichuris trichiura (nematode known as whipworm  and Ancylostoma duodenale (hookworm). These parasites need tropical or subtropical climatic conditions since the eggs are expelled with faeces and mature in the ground.
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A. At the top adult A. duodenale (Christopher Noble). At bottom we can view an A.duodenale egg (Image: Universidad Antioquia) B. Adult Trichuris trichiura (Invertebrate zoology Virtual collection) and at bottom its egg. (Microbiolgia blogspot).

How do they then survived the cold conditions of the regions of Siberia and Alaska in the last ice age? They could not. These parasites would have not survived those harsh climatic conditions, since to their maturation and transformation infective they need warm and moist environments. In addition, signs of infections not found by these parasites in Arctic populations, such as the Inuit.

So, researchers believe that migration across the Bering Strait was not the only one. Paleoparasitologic experts  Adauto Aráujo and Karl J. Reinhard proposed that there were two alternative routes. On the one hand proposed a costal route (along the coast, route b in the image) and a trans-pacific route (crossing the Pacific Ocean, route c). By these routes parasites had been able to survive and continue infecting humans.

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The arrival of man in America routes proposed by Aráujo and Reinhard based on paleoparasitologic remains. (Image: Aráujo, et al.)

Could they have been already there? This question has an easy answer. These intestinal parasites are specific from man, therefore, they need human hosts to complete their life cycles. If there were no humans in America, surely there would be this kind of parasites.

Another  parasitological fact that confirm this theory is the presence of Enterobius vermicularis, popularly known as pinworm. This parasite was linked for the first time to the ancestors of Homo sapiens and throughout history, has coevolved with them to give rise to several different subspecies. On the American continent have been found remains of two lineages of E.vermicularis, that could be because arrived hominids from different places with different parasites. In this case, the parasite if he could get through the Beringia Strait, since its life cycle does not depend so strongly on the environmental conditions.

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“Parasites suffer the same phenomena for evolution that humans and other organisms, as selection, extinction and colonization. For this reason, these specific parasites of man are excellent evidence that shed light on the movements of our ancestors”Adauto Aráujo, 2008.

REFERENCES

Parásitos: señales en nuestro camino

Los misterios sobre la evolución humana, su desarrollo y sus movimientos a lo largo de la historia siguen creando mucho interés y expectación. Aún nos quedan muchas cosas por descubrir y entender sobre las sociedades antiguas, pero gracias a la ayuda de la ciencia cada vez estamos más cerca. ¿Pueden los parásitos del pasado arrojar luz sobre esas comunidades? Vamos a descubrirlo de la mano de la paleoparasitología. 

¿QUE ES LA PALEOPARASITOLOGÍA?

Esta es una rama de la paleontología que estudia los registros parasitológicos en restos arqueológicos, es decir, estudia los parásitos o restos de éstos encontrados en yacimientos arqueológicos antiguos. El objetivo de estos estudios es dar luz sobre el origen y evolución de las enfermedades parasitarias que existen, así como determinar sus relaciones filogenéticas y su evolución a lo largo de la historia. A parte de esta información biológica, el estudio de los parásitos antiguos nos permite conocer aspectos socioculturales de las sociedades antiguas como por ejemplo sus dietas, su nivel de higiene, si eran nómadas o sedentarios, las migraciones humanas, etc.

Generalmente los materiales estudiados por la paleoparasitología son restos de tejido fosilizados, momias, fósiles, coprolitos (excrementos momificados) o sedimentos que hayan podido estar en contacto con los que fueron los hospedadores de dichos parásitos.

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Coprolitos humanos momificados. (Imagen: M. Beltrame)

Encontrar restos de un parásito en alguna de las muestras es complicado, ya que el paso del tiempo destruye todas las pruebas. Aún así, generalmente se encuentran huevos o ooquistes de los parásitos (ya que son formas de resistencia que han conseguido mantenerse a lo largo de los milenios).

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A. Huevo de piojo (Pediculus humanus) encontrada en una momia de Brasil (12.000 años de antigüedad). B. Huevo de Trichuris sp. encontrado en Cabo Vírgenes, Argentina (6000 años antigüedad). (Imagen: Araujo).

En ciertos casos, los manuscritos y dibujos de las antiguas sociedades han aportado información sobre la presencia de ciertos parásitos, como por ejemplo la cerámica que observamos a continuación, donde se representaron fielmente las lesiones que presenta una persona que sufre leishmaniasis cutánea. En la imagen contigua podemos ver un cráneo fosilizado que presenta lesiones muy parecidas.

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A. Imagen modificada de una cerámica moche que representa las lesiones (círculo rojo) producidas por la leishmaniasis. (Imagen: Oscar Anton, Pinterest) B. Cráneo momificado que muestra lesiones muy parecidas. (Imagen: Karl J. Reinhard).

LA LLEGADA AL NUEVO MUNDO: MIGRACIONES HUMANAS Y PARÁSITOS

Hace unos 150.000 años apareció en África una nueva especie de homínido: el Homo sapiens. Empezó a expandirse en diversas oleadas hacia el resto del continente, Europa y Asia, llevándose consigo algunos parásitos que habían heredado de sus antepasados (heirlooms parasites en inglés). A su vez, fueron adquiriendo a lo largo de su travesía toda una serie de parásitos gracias a las interacciones con otros humanos y animales (parásitos souvenirs).

Siguiendo los restos arqueológicos y las pistas parasitológicas que han ido dejando a lo largo de sus migraciones, se ha podido determinar las rutas seguidas por los antiguos humanos. Una de estas rutas fue la llegada al Nuevo Mundo (América). Siempre hemos creído que los primeros pobladores del continente americano llegaron por el Estrecho de Bering (que unió en algún momento mediante hielo Siberia con Alaska) hace unos 13.000 años.

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Representación de la ruta seguida por los primeros pobladores americanos por el puente del Estrecho de Bering. (Imagen: The siberian Times).

Unos parásitos muy interesantes que se pueden encontrar en los restos arqueológicos americanos son Trichuris trichiura (nematodo conocido como tricocéfalo o gusano látigo, debido a que presenta una parte muy fina y alargada) y Ancylostoma duodenale. Estos parásitos necesitan unas condiciones climáticas tropicales o subtropicales ya que los huevos son expulsados con las heces y maduran en el suelo.

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A. En la parte superior ejemplar adulto de A.duodenale (Christopher Noble) y en la parte inferior sus huevos (Imagen: Universidad Antioquia) B. En la parte superior ejemplar adulto de Trichuris trichiura (Invertebrate zoology Virtual collection) y en la parte inferior su huevo (Microbiolgia blogspot).

¿Como sobrevivieron entonces a las condiciones frías de las regiones de Siberia y Alaska en plena edad de Hielo? No pudieron. Estos parásitos no hubieran sobrevivido a aquellas duras condiciones climáticas, ya que para su maduración y transformación infectiva necesitan ambientes cálidos y húmedos. Además, no se han encontrado indicios de infecciones por estos parásitos en poblaciones árticas, como los Inuits.

Así pues los investigadores creen que la migración por el Estrecho de Bering no fue la única. Los expertos en Paleoparasitología, Adauto Aráujo y Karl J. Reinhard proponen que existieron dos rutas alternativas. Por una parte proponen una ruta costal (siguiendo la costa, ruta b en la imagen) y una ruta trans-pacífica (cruzando el océano pacífico, ruta c). Por estas rutas los parásitos hubieran podido sobrevivir y seguir infectando a los humanos.

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Rutas de la llegada del hombre a América propuestas por Aráujo y Reinhard basándose en restos paleoparasitológicos. (Imagen: Aráujo, et al. )

¿Podrían haber estado ya allí? Esta pregunta tiene una respuesta fácil. Estos parásitos intestinales son específicos del hombre, por tanto, lo necesitan para completar su ciclo vital. Si en América no había humanos, seguramente no habría este tipo de parásitos.

Otra prueba parasitológica que confirma esta teoría es la presencia de Enterobius vermicularis, conocidas popularmente como lombrices intestinales. Este parásito se relacionó por primera vez con los antepasados de Homo sapiens y a lo largo de la historia ha coevolucionado con ellos hasta dar lugar a diversas subespecies diferentes. En el continente americano se han encontrado restos de dos linajes diferentes de E. vermicularis, hecho que podría ser debido a que llegaron homínidos de diferentes lugares con parásitos diferentes. En este caso, el parásito si pudo llegar por el Estrecho de Bering, ya que su ciclo biológico no depende tan fuertemente de las condiciones ambientales.

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“Los parásitos sufren los mismos fenómenos de la evolución que los humanos y el resto de organismos, como la selección, extinción y colonización. Por eso, estos parásitos específicos del hombre son excelentes pruebas que arrojan luz sobre los movimientos de nuestros antepasados” Adauto Aráujo, 2008.

REFERENCIAS