Arxiu d'etiquetes: science

Sequencing the human genome

Genomics is a new science which has had a very important boom in recent years, thanks to advanced technologies of DNA sequencing, advances in bioinformatics and increasingly sophisticated techniques for analysing whole genomes. And I will discuss in this article about whole genomes and their sequencing, mentioning the Human Genome Project, which allowed the sequencing of the human genome.

WHY WE SEQUENCED?

Sequencing is the set of methods and biochemical techniques aimed at determining the order of nucleotides (A, T, C and G). Its objective is to get in order all nucleotides DNA of an organism.

The first organisms sequenced were two bacteria, Haemophilus influenzae and Mycoplasma genitalium in 1995. One year later, the genome of a fungus was sequenced (Saccharomyces cerevisiae).

From that moment comes the eukaryotic sequencing project: in 1998 Caenorhabditis elegans (nematode) was sequenced, in 2000 Drosophila melanogaster (fruit fly) and in 2001 the human genome.

But, why we sequenced? In the case of human genome, there is the need to know to help alleviate or prevent diseases.

Some of the organisms sequenced are model organisms, which have:

  • Medical importance: there are pathogens and we know diseases that they can cause.
  • Economic importance: organisms that humans eat, they can improve with the molecular techniques.
  • Study of evolution: in 2007 more than 11 species of Drosophila were sequenced and it tried to understand the evolutionary relationship between their chromosomes. It has also been made in mammals (ENCORE Project).

WHAT WE UNDERSTAND FOR GENOME SEQUENCED?

The human genome has 46 chromosomes, it means 23 chromosome pairs (22 autosomal chromosome pairs and 1 sexual chromosome pair, XX or XY depending if it is female or male).

The size of the human genome sequenced is 32,000Mb, 23 chromosomes plus Y chromosome.

The human genome was obtained from the mixture of human genomes to obtain a representation of all humanity genome.

PARADOX THAT WE FIND IN GENOME

A paradox is a statement that, despite apparently sound reasoning from true premises, leads to a self-contradictory or a logically unacceptable conclusion. In genomes we find two clear paradoxes.

The first one refers to the C-value, which represents the amount of DNA in the genome. As would be expected, if the organism is larger and more complex, the size of its genome will be bigger. However this is not true because there is not this correlation. It is due because the genome not only contains coding genome and proteins, but also contains repetitive DNA. In addition, the most compacted genomes are found in organisms less complexes.

The second paradox refers to the G-value, which represents the number of genes. There is no correlation between the number of genes and its complexity. A clear example is that in human genome has around 20,000 genes and Arabidopsis thaliana (herbaceous plant) has 25,000 genes. The reason is found in the RNA world, which is more complex and it is related to gene regulation.

THE HUMAN GENOME PROJECT (HGP)

The human genome sequencing project has been the most important biomedical research project of the whole history. With a budget of 3 thousand millions of dollars and the participation of an International Public Consortium, which was formed by EEUU, UK, Japan, France, Germany, China and other countries. Its ultimate objective was achieving the complete sequence of the human genome.

It started in 1990, but things get complicated when, in 1999, appeared a private company, Celera Genomics, headed by the scientist Craig J. Venter, who launched the challenge of getting the human sequence in record time, before the expected by the Public Consortium.

At the end it was decided to leave in a draw. The Public Consortium accelerated the process and obtained the draft almost at the same time. On 26th June 2000, in a ceremony at the White House with President Bill Clinton, the two leading representatives of the parties in competition, Craig Venter by Celera and the Public Consortium director, Francis Collins found. It announced the achievement of two drafts of the complete human genome sequence (Video 1). It was a historic moment, as the discovery of the double helix or the first time the man went to the Moon.

Video 1. Human Genome announcement at the White House (Source: YouTube)

The corresponding publications of both sequences did not appear until February 2001. The Public Consortium published its sequence in the journal Nature, while Celera did in Science (Figure 1). Three years later, in 2004, the Consortium published the final or complete version of the human genome.

portadasGH
Figure 1. Covers publications of the human genome sequence draft in Nature and Science magazines in February 2001 (Source: Bioinformática UAB)

PERSONAL GENOMES

The genome of the year 2001 is the reference genome. From here we have entered in the era of personal genomes, with names and surnames. Craig Venter was the first person who sequenced his genome, and the next one was James Watson, one of the discoverers of double helix.

It took 13 years to sequence the reference genome. It took less time to sequence Craig Venter’s genome and only few months for Watson’s genome.

CLINICAL APPLICATIONS OF SEQUENCING

Without going to sequence the entire genome they have been identified disease-causing genes. An exome is not the whole genome, but the part of the genome corresponding to exons.

An example is the case of Nicholas Volker (Figure 2), the first case of genomic medicine. This child had a severe and intractable inflammatory bowel disease of unknown cause. With exome sequencing was allowed to discover a mutation in the XIAP gene on chromosome X, replacing an amino acid functionally important for another. A bone marrow transplant saved the life of the patient.

nicholas volker
Figure 2. Nicholas Volker with his book One in a Billion, which tells his story (Source: Rare & Undiagnosed Network)

REFERENCES

  • L. Pray. Eukaryotic genome complexity. Nature Education 2008; 1(1):96
  •  Brown. Genomes 3, 3rd edition (2007)
  • Bioinformática UAB
  • BT.com
  • E. A. Worthey et al. Making a definitive diagnosis: Successful clinical application of whole exome sequencing in a child with intractable inflammatory bowel disease. Genetics in Medicine 2011; 13, 255-262
  • Main picture: Noticias InterBusca

MireiaRamos-angles

Anuncis

La secuenciación del genoma humano

La genómica es una ciencia reciente, la cual ha tenido un importante auge en los últimos años, sobre todo gracias a las tecnologías avanzadas de secuenciación de ADN, a los avances en bioinformática y a las técnicas cada vez más sofisticadas para realizar análisis de genomas completos. Y de los genomas completos y su secuenciación os hablaré en este artículo, mencionando también el proyecto Genoma Humano, que permitió la secuenciación del genoma humano.

¿POR QUÉ SECUENCIAMOS?

La secuenciación es el conjunto de métodos y técnicas bioquímicas cuya finalidad es la determinación del orden de los nucleótidos (A, T, C y G). Su objetivo es obtener todos los nucleótidos ordenados del ADN de un organismo.

Los primeros organismos que se secuenciaron fueron dos bacterias, Haemophilus influenzae y Mycoplasma genitalium en el 1995. Sólo un año después se secuenció el genoma de un hongo (Saccharomyces cerevisiae).

A partir de aquí nace el proyecto de secuenciación de eucariotas: en 1998 se secuencia Caenorhabditis elegans (nematodo), en 2000 Drosophila melanogaster (mosca de la fruta) y en 2001 el genoma humano.

Pero ¿por qué secuenciamos? En el caso del genoma humano, hay la necesidad de conocerlo para que ayude a paliar o evitar enfermedades.

Algunos de los organismos que se han secuenciado son organismos modelos, los cuales tienen:

  • Importancia médica: hay organismos patógenos y conocemos las enfermedades que pueden causar.
  • Importancia económica: los organismos que los humanos consumimos, con técnicas moleculares los podemos mejorar.
  • Estudio de la evolución: en el año 2007 se secuenciaron más de 11 especies de Drosophila y se intentó entender la relación evolutiva de los cromosomas de éstas. También se ha hecho en mamíferos (Proyecto ENCORE).

¿QUÉ ENTENDEMOS POR GENOMA SECUENCIADO?

El genoma humano tiene 46 cromosomas, es decir, 23 parejas de cromosomas (22 parejas de cromosomas autosómicos y 1 pareja de cromosomas sexuales, XX o XY dependiendo de si es mujer u hombre).

El tamaño del genoma humano secuenciado es de 32.000Mb, es decir, los 23 cromosomas más el cromosoma Y.

El genoma humano se obtuvo de la mezcla de genomas humanos para obtener una representación del genoma de toda la humanidad.

PARADOJAS QUE ENCONTRAMOS EN EL GENOMA

Una paradoja es un hecho que parece contrario a la lógica. Con los genomas encontramos dos claras paradojas.

La primera paradoja hace referencia al valor C, el valor que representa la cantidad de ADN en el genoma. Como sería de esperar, cuanto más grande y complejo sea el organismo, más grande será el tamaño de su genoma. Pero esto no es así ya que no existe esta correlación. Esto se debe a que el genoma no solamente contiene genoma codificante y proteínas, sino que también contiene ADN repetitivo. Además, los genomas más compactados se encuentran en organismos menos complejos.

La segunda paradoja hace referencia al valor G, el valor que representa el número de genes. Tampoco encontramos correlación entre el número de genes y la complejidad. Un ejemplo claro es que en el genoma humano hay alrededor de 20.000 genes y Arabidopsis thaliana  (planta herbácea) tiene 25.000 genes. La explicación se encuentra en el mundo del ARN, que es más complejo de lo que se pensaba y tiene que ver con la regulación de los genes.

EL PROYECTO GENOMA HUMANO

El proyecto de secuenciación del genoma humano ha sido el mayor proyecto de investigación biomédica de la historia. Con un presupuesto de 3 mil millones de dólares y la participación de un Consorcio Público Internacional, formado por EEUU, Reino Unido, Japón, Francia, Alemania, China y otros países, tenía como objetivo último la consecución de la secuencia completa del genoma humano.

Empezó en 1990, pero la cosa se complicó cuando, en 1999, apareció en escena una empresa privada, Celera Genomics, presidida por el científico Craig J. Venter, que lanzó el reto de conseguir la secuencia humana en un tiempo récord, antes de lo previsto por el Consorcio Público.

Al final se decidió dejarlo en tablas. El Consorcio Público aceleró el proceso y obtuvo el borrador casi al mismo tiempo. El 26 de Junio de 2000, en un acto en la Casa Blanca con el presidente Bill Clinton, se encontraron los dos máximos representantes de las partes en competición, Craig Venter por Celera, y el director del Consorcio Público, Francis Collins. Se anunció de forma conjunta la consecución de dos borradores de la secuencia completa del genoma humano (Video 1, en inglés). Fue un momento histórico, como el descubrimiento de la doble hélice o la primera vez que el hombre pisó la Luna.

Video 1. Acto del anuncio del Genoma Humano en la Casa Blanca (Fuente: YouTube)

Las publicaciones correspondientes de ambas secuencias no aparecieron hasta febrero de 2001. El Consorcio Público publicó su secuencia en la revista Nature, mientras que Celera lo hizo en Science (Figura 1). Tres años después, en 2004, el Consorcio publicó la versión final o completa del genoma humano.

portadasGH
Figura 1. Portadas de las publicaciones de la secuencia borrador del genoma humano en las revistas NatureScience en febrero de 2001 (Fuente: Bioinformática UAB)

GENOMAS PERSONALES

El genoma que se obtuvo en 2001 es el genoma de referencia. A partir de aquí se ha entrado en la era de los genomas personales, con nombre y apellidos. Craig Venter fue el primero que secuenció su genoma y el siguiente fue James Watson, uno de los descubridores de la doble hélice.

Se tardó 13 años en secuenciar el genoma de referencia (HGP). Con el de Craig Venter se tardó mucho menos y con el de James Watson apenas unos meses.

APLICACIONES CLÍNICAS DE LA SECUENCIACIÓN

Sin llegar a secuenciar el genoma entero se han identificado genes causantes de enfermedades. El exoma no es el genoma entero, sino la parte del genoma que corresponde a los exones.

Un ejemplo es el caso de Nicholas Volker (Figura 2), el primer caso de medicina genómica. Este niño tenía una enfermedad inflamatoria intestinal grave e intratable de causa desconocida. Con la secuenciación del exoma se permitió descubrir una mutación en el gen XIAP del cromosoma X, que sustituye un aminoácido funcionalmente importante por otro. Un trasplante de médula de hueso le salvó la vida al paciente.

nicholas volker
Figura 2. Nicholas Volker con su libro One in a Billion, que cuenta su historia (Fuente: Rare & Undiagnosed Network)

REFERENCIAS

  • L. Pray. Eukaryotic genome complexity. Nature Education 2008; 1(1):96
  •  Brown. Genomes 3, 3rd edition (2007)
  • Bioinformática UAB
  • BT.com
  • E. A. Worthey et al. Making a definitive diagnosis: Successful clinical application of whole exome sequencing in a child with intractable inflammatory bowel disease. Genetics in Medicine 2011; 13, 255-262
  • Foto portada: Noticias InterBusca

MireiaRamos-castella

La seqüenciació del genoma humà

La genòmica és una ciència recent que ha tingut un important auge en els últims anys, sobretot gràcies a les tecnologies avançades de seqüenciació d’ADN, als avenços en bioinformàtica i a les tècniques cada cop més sofisticades per a realitzar anàlisis de genomes complets. I dels genomes complets i la seva seqüenciació és del que us parlaré en aquest article, fent esment al Projecte Genoma Humà, que va permetre la seqüenciació del genoma humà.

PER QUÈ SEQÜENCIEM?

La seqüenciació és el conjunt de mètodes i tècniques bioquímiques que tenen com a finalitat la determinació de l’ordre dels nucleòtids (A, T, C i G). El seu objectiu és obtenir tots els nucleòtids ordenats de l’ADN d’un organisme.

Els primers organismes que es van seqüenciar van ser dues bactèries, Haemophilus influenzae i Mycoplasma genitalium en el 1995. Només un any després es va seqüenciar el genoma d’un fong (Saccharomyces cerevisiae).

A partir d’aquí neix el projecte de seqüenciació d’eucariotes: el 1998 es seqüencia Caenorhabditis elegans (nematode), el 2000 Drosophila melanogaster (mosca de la fruita) i el 2001 el genoma humà.

Però, per què seqüenciem? En el cas del genoma humà hi ha la necessitat de conèixer-lo per ajudar a pal·liar o evitar malalties.

Alguns dels organismes que s’han seqüenciat són organismes models, els quals tenen:

  • Importància mèdica: hi ha organismes patògens i coneixem les malalties que poden causar.
  • Importància econòmica: els organismes que els humans consumim, amb tècniques moleculars els podem millorar.
  • Estudi de l’evolució: en l’any 2007 es van seqüenciar més d’11 espècies de Drosophila i es va intentar entendre la relació evolutiva dels cromosomes d’aquestes. També s’ha fet en mamífers (Projecte ENCORE).

QUÈ ENTENEM PER GENOMA SEQÜENCIAT?

El genoma humà té 46 cromosomes, és a dir, 23 parelles de cromosomes (22 parelles de cromosomes autosòmics i 1 parella de cromosomes sexuals, XX o XY depenent de si és dona o home).

La mida del genoma humà és de 32.000Mb, és a dir, els 23 cromosomes més el cromosoma Y.

El genoma humà es va obtenir de la barreja de genomes humans per obtenir una representació del genoma de tota la humanitat.

PARADOXES QUE TROBEM EN EL GENOMA

Una paradoxa és un fet que sembla contrari a la lògica. Amb els genomes trobem dues clares paradoxes.

La primera paradoxa fa referència al valor C, el valor que representa la quantitat d’ADN del  genoma. Com seria d’esperar, com més gran i complex sigui l’organisme, més gran serà la mida del seu genoma. Però això no és així ja que no existeix aquesta correlació. Això és degut a que el genoma no solament conté genoma codificant i proteïnes, sinó que també conté ADN repetitiu. A més, els genomes més compactats es troben en organismes menys complexos.

La segona paradoxa fa referència al valor G, el valor que representa el número de gens. Tampoc trobem una correlació entre el número de gens i la complexitat. Un exemple clar és que en el genoma humà hi ha al voltant de 20.000 gens i Arabidopsis thaliana (planta herbàcia) té 25.000 gens. L’explicació es troba en el món de l’ARN, que és més complex del que es pensava i té a veure amb la regulació dels gens.

EL PROJECTE GENOMA HUMÀ

El projecte de seqüenciació del genoma humà ha sigut el major projecte d’investigació biomèdica de la història. Amb un pressupost de 3 mil milions de dòlars i la participació d’un Consorci Públic Internacional, format per EEUU, Regne Unit, Japó, França, Alemanya, Xina i altres països, tenia com a objectiu la consecució de la seqüencia completa del genoma humà.

Va començar el 1990, però la cosa es va complicar quan, el 1999, va aparèixer en escena una empresa privada, Celera Genomics, presidida pel científic Craig Venter, que va llençar el repte d’aconseguir la seqüència humana en un temps rècord, abans del previst pel Consorci Públic.

Al final es va deixar en empat. El Consorci Públic va accelerar el procés i va obtenir l’esborrany quasi al mateix temps. El 26 de juny del 2000, en un acte a la Casa Blanca amb el president Bill Clinton, es van trobar els dos màxims representants de les parts en competició: Craig Venter per Celera i el director del Consorci Públic, Francis Collins. Es va anunciar de forma conjunta la consecució de dos esborranys de la seqüència completa del genoma humà (Vídeo 1, en anglès). Va ser un moment històric, com el descobriment de la doble hèlix o la primera vegada que l’home va trepitjar la Lluna.

Vídeo 1. Acte de l’anunci del Genoma Humà a la Casa Blanca (Font: YouTube)

Les publicacions corresponents d’ambdues seqüències no van aparèixer fins el febrer del 2001. El Consorci Públic va publicar la seva seqüència a la revista Nature, mentre que Celera ho va fer a Science (Figura 1). Tres anys després, el 2004, el Consorci va publicar la versió final o completa del genoma humà.

portadasGH
Figura 1. Portades de les publicacions de la seqüència esborrany del genoma humà en les revistes NatureScience el febrer de 2001 (Font: Bioinformática UAB)

GENOMES PERSONALS

El genoma que es va obtenir el 2001 és el genoma de referència. A partir d’aquí s’ha entrat a l’era dels genomes personals, amb nom i cognoms. Craig Venter va ser el primer que va seqüenciar el seu genoma i el següent va ser James Watson, un dels descobridors de la doble hèlix.

Es va trigar 13 anys en seqüenciar el genoma de referència (HGP). Amb el de Craig Venter es va trigar molt menys i amb el de Watson només uns mesos.

APLICACIONS CLÍNIQUES DE LA SEQÜENCIACIÓ

Sense arribar a seqüenciar el genoma sencer s’han identificat gens causants de malalties. L’exoma no és el genoma sencer, sinó la part del genoma que correspon als exons.

Un exemple és el cas de Nicholas Volker (Figura 2), el primer cas de medicina genòmica. Aquest nen tenia una malaltia inflamatòria intestinal greu i intractable de causa desconeguda. Amb la seqüenciació de l’exoma es va permetre descobrir una mutació en el gen XIAP del cromosoma X, que substitueix un aminoàcid funcionalment important per un altre. Un transplantament de medul·la òssia li va salvar la vida al pacient.

nicholas volker
Figura 2. Nicholas Volker amb el seu llibre One in a Billion, que explica la seva història (Font: Rare & Undiagnosed Network)

REFERÈNCIES

  • L. Pray. Eukaryotic genome complexity. Nature Education 2008; 1(1):96
  •  Brown. Genomes 3, 3rd edition (2007)
  • Bioinformática UAB
  • BT.com
  • E. A. Worthey et al. Making a definitive diagnosis: Successful clinical application of whole exome sequencing in a child with intractable inflammatory bowel disease. Genetics in Medicine 2011; 13, 255-262
  • Foto portada: Noticias InterBusca

MireiaRamos-catala

Los perros nos hicieron más sapiens

Fíjate en el perro que descansa a tu lado mientras lees este artículo o en el Yorkshire Terrier que te has cruzado por la calle. Bulldog Francés, Carlino, Chihuahua, West Highland, Labrador Retriever, Pinscher… a veces cuesta pensar que el ancestro de todas estas razas es el lobo. Es sabido que la gran variedad de razas de perros actuales es debida a la selección artificial por parte de los humanos, pero el debate sigue vivo cuando se intentan responder preguntas sobre el lugar, el momento, el cómo y el porqué se produjo la domesticación del lobo hasta evolucionar en perro. Es más, ¿han influido los perros en nuestra evolución como especie? ¿Por qué tenemos una relación tan estrecha con ellos?

HIPÓTESIS SOBRE EL ORIGEN DEL PERRO

Actualmente es sabido que el ancestro del perro es el lobo (Canis lupus), probablemente de alguna especie ya extinguida. El perro (Canis lupus familiaris) es de hecho, una de las dos subespecies domésticas del lobo; la otra es el dingo australiano (Canis lupus dingo) aunque actualmente se considere salvaje/silvestre.

canis lupus lupus, lobo europeo, eurasian wolf
Lobo europeo (Canis lupus lupus). Foto de Bernard Landgraf.

Las primeras hipótesis que intentaron explicar el origen del perro, se basaban en la idea de que nuestros antepasados atrapaban cachorros de lobos y los criaban como mascotas. Pero dado que la domesticación es un proceso lento y largo, esta creencia actualmente está prácticamente descartada. ¿Qué nos dicen investigaciones más recientes?

  • Un estudio de 2002 apostaba por un origen asiático (actual China) hace 15.000 años, basado en el análisis de ADN mitocondrial de más de 600 perros.
  • Otro estudio  de 2010  situaba el origen del perro hace unos 12.000 años en Oriente Medio, basado en restos fósiles.
  • En 2013, el análisis de ADN mitocondrial de cánidos prehistóricos. perros y lobos modernos concluyó que la domesticación se produjo hace entre 18.800-32.100 años y en Europa, mucho antes de lo que se había pensado. El perro sería pues el primer ser vivo domesticado por el humano, ya que su origen es anterior a la agricultura. Esto pondría en entredicho la investigación del mismo año que apuntaba a que algunos lobos fueron capaces de metabolizar almidón, y por lo tanto los cereales de los primeros agricultores, cosa que favoreció (entre otras cosas) el acercamiento entre lobos y humanos.
Cánido de Razboinichya, fósil de 33.000 años de antigüedad que persenta rasgos de domesticación. Foto tomada de Plos One.
Cánido de Razboinichya, fósil de 33.000 años de antigüedad que presenta rasgos de domesticación. Foto tomada de Plos One.

Seguramente la agricultura y ganadería influyeron en la evolución del perro, pero el contacto entre humanos y lobos fue cuando aún éramos cazadores y recolectores, antes de la domesticación de animales a priori más provechosos  (vacas, ovejas…). Pero, ¿cómo sucedió?

EL LOBO SE DOMESTICÓ A SI MISMO

La domesticación del lobo es un caso único, pues se trata del único gran carnívoro con el que lo hemos conseguido. Según publica Science en abril de 2015, la mayoría de científicos creen que fueron los lobos quienes se acercaron a los asentamientos humanos por voluntad propia. Los que eran menos tímidos, obtenían más fácilmente alimento de los restos de cadáveres de animales dejados por nuestros antepasados. Con el paso del tiempo, estos lobos sobrevivían más y cada generación era ligeramente distinta a la anterior, cada vez menos temerosos de los humanos, que escogerían los más dóciles hasta llegar a convivir con ellos. Las habilidades sociales de los lobos y la cooperación con los de su especie fueron seguramente características que ayudaron a la cooperación con el ser humano.

Entierro de una mujer y un perro del Neolítico, en Ripoli (Italia). Museo Nacional de Antigüedades de Chieti. (Créditos)
Entierro de una mujer y un perro del Neolítico, en Ripoli (Italia). Museo Nacional de Antigüedades de Chieti. (Créditos)

Con el paso de los miles de años la relación entre humanos y perros ha sido de coevolución (uno ha influido en la evolución del otro y viceversa), hasta el punto de crear lazos afectivos sólo con la mirada, característica que podríamos pensar que es exclusiva de los homínidos. Cuando miras a los ojos de tu perro se libera la misma hormona en ambos (oxitocina) que cuando una madre mira a su hijo.  Si tú también tienes la sensación que tu perro te entiende cuando lo miras, le sonríes, le hablas… al parecer no estás del todo equivocado.

CONSECUENCIAS DE LA CONVIVENCIA CON PERROS EN HOMO SAPIENS

Aunque quizá tu perro sólo sea un animal de compañía/parte de tu familia, actualmente son también utilizados para casi las mismas tareas que de las que ya sacaban provecho los primeros Homo sapiens modernos:

  • Ayuda para la caza: los perros podían rastrear la presa al tener un mejor olfato, perseguirla y acosarla para finalmente matarla nosotros si era demasiado grande para ellos. Además, cabe la posibilidad de que se comunicaran con los humanos con la mirada, siendo así una caza más silenciosa.
  • Búsqueda de alimento enterrado o escondido.
  • Transporte de objetos: los fósiles indican que los primeros perros transportaban objetos a sus espaldas y tiraban de carros.
  • Vigilancia y protección frente a otros depredadores, gracias  a una mejor visión nocturna y sentido del oído.
  • Uso como alimento alternativo si la caza escaseaba.
  • Después de la aparición de la ganadería, para controlar el ganado.

El perro por su parte, también obtenía beneficios de su unión con H. sapiens, sobretodo en forma de alimento fácil de conseguir.

Tassili dogs cave painting
Pintura rupestre en Tassili (Argelia) mostrando una escena de caza con perros.

Una consecuencia importante de la domesticación del lobo es que fue el punto de partida de la domesticación de otros animales: nuestros antepasados entendieron las ventajas que suponía tener cerca animales domesticados para su provecho, iniciándose así la revolución ganadera hace unos 10.000 años.

Además Pat Shipman, antropóloga, ha publicado recientemente un artículo y libro donde apunta la ventaja que supondría para H.sapiens tener perros frente a H. neanderthalensis, contribuyendo incluso a la extinción de estos últimos. Al parecer, las ventajas expuestas arriba de asociarse con perros, no sólo les daba a los primeros sapiens modernos ventaja para competir con otros animales carnívoros por un alimento cada vez más escaso en plena glaciación. También tenía ventaja sobre el hombre de Neandertal, que disponía únicamente de sus propios medios para alimentarse. No sólo desapareció la población neandertal con nuestra llegada a Europa, también lo hicieron los mamuts, leones europeos y búfalos.

Recreaciópn de un campamento neandertal. American Museum of Natural History. Foto de Mireia Querol
Recreación de un campamento neandertal. American Museum of Natural History. Foto de Mireia Querol

Las causas de la extinción de la especie más parecida a la nuestra, la Neandertal, siguen siendo una incógnita. Probablemente las razones sean múltiples, pero casi nunca nos planteamos que “el mejor amigo del hombre” haya contribuido a ello. Que quizá gracias a ellos estés leyendo este artículo y yo escribiéndolo, que estemos aquí como especie.

REFERENCIAS

Mireia Querol Rovira

Dogs made us more sapiens

Look at the dog resting at your side as you read this article or the Yorkshire Terrier that you‘ve seen in the street. French Bulldog, Pug, Chihuahua, West Highland, Golden Retriever, Pinscher… sometimes it’s hard to think that the ancestor of all these races is the wolf. It is known that the variety of breeds of current dogs is due to artificial selection by humans, but the debate is still alive when trying to answer questions about where, when, how and why it occurred domestication of wolves. Have dogs influenced our evolution as a species? Why do we have such a close relationship with them?

HIPOTHESES ABOUT THE ORIGIN OF THE DOG

Currently it is known that the ancestor of the dog is the wolf (Canis lupus), probably of some extinct species. The dog (Canis lupus familiaris) is in fact one of the two domestic subspecies of the wolf; the other is the Australian dingo (Canis lupus dingo) although it is considered wild nowadays.

canis lupus lupus, lobo europeo, eurasian wolf
Eurasian wolf (Canis lupus lupus). Photo by Bernard Landgraf.

The first hypotheses that attempt to explain the origin of the dog, were based on the idea that our ancestors caught wolf cubs and raised them as pets. But since domestication is a slow and long process, this belief is now ruled out. What tell us the most recent researchs?

  • A research in 2002 argued for an Asian origin (China today) 15,000 years ago, based on analysis of mitochondrial DNA from more than 600 dogs.
  • Another researh in 2010  placed the origin of the dog about 12,000 years ago in the Middle East, based on fossils.
  • In 2013, a mitochondrial DNA analysis of prehistoric canids, modern dogs and wolves concluded that domestication occurred between 18,800-32,100 years ago in Europe, much earlier than previously thought. The dog would be then the first living being domesticated by humans, since its origin predates agriculture. This would cast serious doubts in the same year’s rechearch telling that some wolves were able to metabolize starch, and therefore the cereals of early farmers, which favored (among other things) the rapprochement between wolves and humans.
Cánido de Razboinichya, fósil de 33.000 años de antigüedad que persenta rasgos de domesticación. Foto tomada de Plos One.
The Razboinichya canid, a 33.000 years old fossil with evidence of domestication. Photo taken of Plos One.

Agriculture and ranching surely influenced the evolution of the dog, but the contact between humans and wolves was when we were hunters and gatherers, before the domestication of animals more profitable (cows, sheep ). But how did it happen?

THE WOLF WAS DOMESTICATED ITSELF

The domestication of the wolf is unique because it is the only large carnivore in which we have succeeded. As reported by Science in April 2015, most scientists believe that were the wolves who approached human settlements voluntarily. Those who were less timid, more easily obtained food from the remains of dead animals left by our ancestors. Over time, these wolves survived longer and each generation was slightly different to previous, less and less fearful of humans. Humans would choose the most docile up to live with them. Wolves’ social skills and cooperation with its kind were maybe features that helped to cooperation with humans.

Entierro de una mujer y un perro del Neolítico, en Ripoli (Italia). Museo Nacional de Antigüedades de Chieti. (Créditos)
Neolithic burial of a woman and a dog, Ripoli (Italia). National Museum of Antiques of Chieti. (Credits)

Over thousands of years the relationship between humans and dogs has been coevolution (one has influenced the evolution of the other and vice versa), so much to create bonds with just a look, something  that we might think that is a exclusive hominid feature. When you look into the eyes of your dog the same hormone is released in both (oxytocin), the same hormone that is released when a mother looks at her son. If you also have the feeling that your dog understands you when you look at it, you smile at it, you talk to it … apparently you’re not entirely wrong.

CONSEQUENCES OF LIVING TOGETHER WITH DOGS IN HOMO SAPIENS

Althought your dog is just a pet and/or part of your family, they are now also used for almost the same tasks as those already profited early modern Homo sapiens:

  • Help for hunting: dogs could track the dam because they have a better smell, pursue and harass it until we killed it if it was too big for them. In addition, it is possible that humans communicated with dogs with his eyes, making a quieter hunting.
  • Search for buried or hidden food.
  • Transporting objects: fossils indicate that the first dogs carried objects in its backs and pulled carts.
  • Monitoring and protection against other predators, through better night vision and hearing.
  • Use as alternative food if hunting was scarce.
  • After the appearance of ranching, to control livestock.

The dog in turn, also made a profit from its union with H. sapiens, especially in the way of food easy to get.

Tassili dogs cave painting
Cave paintinf inTassili (Argelia) showing a hunting scene with dogs

An important consequence of the domestication of the wolf is that it was the starting point of the domestication of other animals. Our ancestors understood the advantages that supposed to have domesticated animals to their advantage, so the ranching revolution started about 10,000 years ago.

Furthermore, Pat Shipman, antrophologist, has published recently a paper and a book where explains the advantage that H. sapiens with dogs would have had against H. neanderthalensis, even contributing to the extinction of this species. Apparently the advantages set forth above associated with dogs, not only gave the first modern sapiens advantage to compete with other carnivores for food, scarce in full glaciation. Also they had an advantage over the Neanderthals, which had only their own means to feed. Not only disappeared with our arrival the Neanderthal population in Europe, so did the mammoths, European lions and buffalos.

Recreaciópn de un campamento neandertal. American Museum of Natural History. Foto de Mireia Querol
Recreation of a neanderthal camp. American Museum of Natural History. Photo by Mireia Querol

The causes of extinction of the species most similar to ours, the Neanderthals, remain a mystery. The reasons are probably multiple but rarely we ask ourselves that “man’s best friend” has contributed to this. Perhaps thanks to them you’re reading this article and I’m writing it, perhaps we are here as a species thanks to dogs.

REFERENCES

MIREIA QUEROL ALL YOU NEED IS BIOLOGY

Els gossos ens van fer més sapiens

Fixa’t en el gos que descansa al teu costat mentre llegeixes aquest article o en el Yorkshire Terrier que t’has creuat pel carrer. Bulldog Francès, Carlí, Chihuahua, West Highland, Golden Retriever, Pinscher de vegades costa pensar que l’ancestre de totes aquestes races és el llop. És sabut que la gran varietat de races de gossos actuals és deguda a la selecció artificial per part dels humans, però el debat segueix viu quan s’intenten respondre preguntes sobre el lloc, el moment, el com i el perquè es va produir la domesticació del llop fins a evolucionar en gos. És més, han influït els gossos en la nostra evolució com a espècie? Per què tenim una relació tan estreta amb ells?

HIPÒTESIS SOBRE L’ORIGEN DEL GOS

Actualment és sabut que l’ancestre del gos és el llop (Canis lupus), probablement d’alguna espècie ja extingida. El gos (Canis lupus familiaris) és de fet, una de les dues subespècies domèstiques del llop; l’altra és el dingo australià (Canis lupus dingo) encara que actualment es consideri salvatge/silvestre.

canis lupus lupus, lobo europeo, eurasian wolf
Llop europeu (Canis lupus lupus). Foto de Bernard Landgraf.

Les primeres hipòtesis que van intentar explicar l’origen del gos es basaven en la idea que els nostres avantpassats atrapaven cadells de llops i els criaven com a mascotes. Però atès que la domesticació és un procés lent i llarg, aquesta creença actualment està pràcticament descartada. Què ens diuen investigacions més recents?

  • Un estudi de 2002 apostava per un origen asiàtic (actual Xina) fa 15.000 anys, basat en l’anàlisi d’ADN mitocondrial de més de 600 gossos.
  • Un altre estudi  de 2010  situava l’origen del gos fa uns 12.000 anys a l’Orient Mitjà, basat en restes fòssils.
  • El 2013, l’anàlisi de ADN mitocondrial de cànids prehistòrics, gossos i llops moderns va concloure que la domesticació es va produir fa entre 18.800-32.100 anys i a Europa, molt abans del que s’havia pensat. El gos seria doncs el primer ésser viu domesticat per l’humà, ja que el seu origen és anterior a l’agricultura. Això posaria en dubte la investigació del mateix any que apuntava que alguns llops van ser capaços de metabolitzar el midó, i per tant els cereals dels primers agricultors, cosa que va afavorir (entre altres coses) l’acostament entre llops i humans.
Cánido de Razboinichya, fósil de 33.000 años de antigüedad que persenta rasgos de domesticación. Foto tomada de Plos One.
Cànid de Razboinichya, fòssil de 33.000 anys d’antiguitat que presenta característiques de domesticació. Foto presa de Plos One.

Segurament l’agricultura i ramaderia van influir en l’evolució del gos, però el contacte entre humans i llops va ser quan encara érem caçadors i recol·lectors, abans de la domesticació d’animals a priori més profitosos (vaques, ovelles ). Però, ¿com va succeir?

EL LLOP ES VA DOMESTICAR A SI MATEIX

La domesticació del llop és un cas únic, ja que es tracta de l’únic gran carnívor amb qui ho hem aconseguit. Segons publica Science l’abril de 2015, la majoria de científics creuen que van ser els llops els que es van acostar als assentaments humans per voluntat pròpia. Els que eren menys tímids, obtenien més fàcilment aliment de les restes de cadàvers d’animals deixats pels nostres avantpassats. Amb el pas del temps, aquests llops sobrevivien més i cada generació era lleugerament diferent a l’anterior, cada vegada menys temorosos dels humans, que escollirien els més dòcils fins a arribar a conviure amb ells. Les habilitats socials dels llops i la cooperació amb els de la seva espècie van ser segurament característiques que van ajudar a la cooperació amb l’ésser humà.

Entierro de una mujer y un perro del Neolítico, en Ripoli (Italia). Museo Nacional de Antigüedades de Chieti. (Créditos)
Enterrament d’una dona i un gos del Neolític, a Ripoli (Italia). Museu Nacional d’Antiguitats de Chieti. (Crèdits)

Amb el pas dels milers d’anys la relació entre humans i gossos ha estat de coevolució (un ha influït en l’evolució de l’altre i viceversa), fins al punt de crear llaços afectius només amb la mirada, característica que podríem pensar que és exclusiva dels homínids. Quan mires als ulls del teu gos s’allibera la mateixa hormona en ambdós (oxitocina) que quan una mare mira al seu fill. Si tu també tens la sensació que el teu gos t’entén quan el mires, li somrius, li parles pel que sembla no estàs del tot equivocat.

CONSEQÜÈNCIES DE LA CONVIVÈNCIA AMB GOSSOS EN HOMO SAPIENS

Encara que potser el teu gos només sigui un animal de companyia i/o part de la teva família, actualment són també utilitzats per gairebé les mateixes tasques que de les que ja treien profit els primers Homo sapiens moderns:

  • Ajuda per a la caça: els gossos podien rastrejar la presa en tenir un millor olfacte, perseguir-la i assetjar-per finalment matar-la nosaltres si era massa gran per a ells. A més, hi ha la possibilitat que es comuniquessin amb els humans amb la mirada, fent així una caça més silenciosa.
  • Recerca d’aliment enterrat o amagat.
  • Transport d’objectes: els fòssils indiquen que els primers gossos transportaven objectes a l’esquena i estiraven de carros.
  • Vigilància i protecció enfront d’altres depredadors, gràcies a una millor visió nocturna i sentit de l’oïda.
  • Ús com a aliment alternatiu si la caça escassejava.
  • Després de l’aparició de la ramaderia, per controlar el bestiar.

El gos per la seva banda, també obtenia beneficis de la seva unió amb H. sapiens, sobretot en forma d’aliment fàcil d’aconseguir.

Tassili dogs cave painting
Pintura rupestre a Tassili (Argelia) mostrant una escena de caça amb gossos.

Una conseqüència important de la domesticació del llop és que va ser el punt de partida de la domesticació d’altres animals: els nostres avantpassats van entendre els avantatges que suposava tenir a prop animals domesticats per al seu profit, iniciant-se així la revolució ramadera fa uns 10.000 anys.

A més Pat Shipman, antropòloga, ha publicat recentement un article i llibre on apunta l’avantatge que suposaria per H.sapiens tenir gossos en comparació amb H. neanderthalensis, contribuint fins i tot a l’extinció d’aquests últims. Pel que sembla, els avantatges exposats a dalt d’associar-se amb gossos, no només els donava als primers sapiens moderns avantatge per competir amb altres animals carnívors per un aliment cada vegada més escàs en plena glaciació. També tenia avantatge sobre l’home de Neandertal, que disposava únicament dels seus propis mitjans per alimentar-se. No només va desaparèixer la població neandertal amb la nostra arribada a Europa, també ho van fer els mamuts, lleons europeus i búfals.

Recreaciópn de un campamento neandertal. American Museum of Natural History. Foto de Mireia Querol
Recreació d’un campament neandertal. American Museum of Natural History. Foto de Mireia Querol

Les causes de l’extinció de l’espècie més semblant a la nostra, la Neandertal, segueixen sent una incògnita. Probablement les raons siguin múltiples, però gairebé mai ens plantegem que el millor amic de l’home” hi hagi contribuït. Que potser gràcies a ells estiguis llegint aquest article i jo escrivint-lo, que siguem aquí com a espècie.

REFERÈNCIES

mireia querol rovira