Uma nova análise de DNA de humanos modernos antigos (Homo sapiens) na Europa e na Ásia determinou, com mais precisão do que nunca, o período durante o qual os neandertais cruzaram com humanos modernos, começando cerca de 50.500 anos atrás e durando cerca de 7.000 anos — até que os neandertais começaram a desaparecer.

Esse cruzamento deixou os eurasianos com muitos genes herdados de nossos ancestrais neandertais, que no total compõem entre 1% e 2% de nossos genomas atuais.

A estimativa baseada no genoma é consistente com evidências arqueológicas de que humanos modernos e neandertais viveram lado a lado na Eurásia por entre 6.000 e 7.000 anos.

A análise, que envolveu genomas humanos atuais , bem como 58 genomas antigos sequenciados de DNA encontrados em ossos humanos modernos de toda a Eurásia, encontrou uma data média para o cruzamento de Neandertal-Homo sapiens de cerca de 47.000 anos atrás. Estimativas anteriores para o tempo de cruzamento variaram de 54.000 a 41.000 anos atrás.

As novas datas também sugerem que a migração inicial de humanos modernos da África para a Eurásia terminou basicamente há 43.500 anos.

"O momento é realmente importante porque tem implicações diretas em nossa compreensão do momento da migração para fora da África, já que a maioria dos não africanos hoje herda 1-2% de ancestralidade dos neandertais", disse Priya Moorjani, professora assistente de biologia molecular e celular na Universidade da Califórnia, Berkeley, e uma das duas principais autoras do estudo.

"Isso também tem implicações para a compreensão da ocupação de regiões fora da África, o que normalmente é feito por meio da observação de materiais arqueológicos ou fósseis em diferentes regiões do mundo."

A análise do genoma, também liderada por Benjamin Peter da University of Rochester em Nova York e do Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology (MPI-EVA) em Leipzig, Alemanha, foi publicada na edição impressa de 13 de dezembro do periódico Science . Os dois autores principais são Leonardo Iasi, um estudante de pós-graduação no MPI-EVA, e Manjusha Chintalapati, uma ex-bolsista de pós-doutorado da UC Berkeley, agora na empresa Ancestry DNA.

A maior duração do fluxo gênico pode ajudar a explicar, por exemplo, por que os asiáticos orientais têm cerca de 20% mais genes neandertais do que os europeus e os asiáticos ocidentais. Se os humanos modernos se moveram para o leste há cerca de 47.000 anos, como sugerem os sítios arqueológicos, eles já teriam genes neandertais misturados.

"Mostramos que o período de mistura foi bastante complexo e pode ter levado muito tempo. Grupos diferentes podem ter se separado durante o período de 6.000 a 7.000 anos e alguns grupos podem ter continuado a se misturar por um período maior de tempo", disse Peter. "Mas um único período compartilhado de fluxo gênico se encaixa melhor nos dados."

"Uma das principais descobertas é a estimativa precisa do momento da mistura neandertal, que foi estimada anteriormente usando amostras antigas únicas ou em indivíduos atuais. Ninguém tentou modelar todas as amostras antigas juntas", disse Chintalapati. "Isso nos permitiu construir uma imagem mais completa do passado."

Em 2016, Moorjani foi pioneiro em um método para inferir o tempo do fluxo gênico neandertal usando genomas frequentemente incompletos de indivíduos antigos. Naquela época, apenas cinco genomas arcaicos de Homo sapiens estavam disponíveis.

Para o novo estudo, Iasi, Chintalapati e seus colegas empregaram essa técnica com 58 genomas previamente sequenciados de antigos Homo sapiens que viveram na Europa, Ásia Ocidental e Central nos últimos 45.000 anos e os genomas de 275 humanos contemporâneos em todo o mundo para fornecer uma data mais precisa — 47.000 anos atrás.

Em vez de presumir que o fluxo genético ocorreu em uma única geração, eles tentaram modelos mais complexos desenvolvidos por Iasi e Peter para estabelecer que o cruzamento se estendeu por cerca de 7.000 anos, em vez de ser intermitente.

O momento do cruzamento entre neandertais e humanos modernos foi corroborado por outro estudo independente conduzido por pesquisadores do MPI-EVA e foi publicado em nesta quinta-feira (12) no periódico Nature . Esse estudo, uma análise de dois genomas recém-sequenciados de Homo sapiens que viveram há cerca de 45.000 anos, também encontrou uma data de 47.000 anos atrás.

"Embora os genomas antigos tenham sido publicados em estudos anteriores, eles não foram analisados para observar a ancestralidade neandertal dessa forma detalhada. Criamos um catálogo de segmentos de ancestralidade neandertal em humanos modernos. Ao analisar todas essas amostras em conjunto, inferimos que o período de fluxo gênico foi de cerca de 7.000 anos", disse Chintalapati.

"O grupo Max Planck realmente sequenciou novas amostras de DNA antigo que lhes permitiram datar o fluxo genético neandertal diretamente. E eles chegaram a um tempo similar ao nosso."

A equipe da UC Berkeley/MPI-EVA também analisou regiões do genoma humano moderno que contêm genes herdados de neandertais e algumas áreas que são totalmente desprovidas de genes neandertais. Eles descobriram que áreas sem genes neandertais, os chamados desertos arcaicos ou neandertais, desenvolveram-se rapidamente após os dois grupos cruzarem, sugerindo que algumas variantes genéticas neandertais nessas áreas do genoma devem ter sido letais para os humanos modernos.

Amostras humanas modernas antigas com mais de 40.000 anos — amostras da caverna Oase na Romênia, Ust'-Ishim na Rússia, Zlatý k na República Tcheca, Tianyuan na China e Bacho Kiro na Bulgária — já continham esses desertos em seus genomas.

"Descobrimos que os primeiros humanos modernos, de 40.000 anos atrás, não têm nenhuma ancestralidade nos desertos, então esses desertos podem ter se formado muito rapidamente após o fluxo genético", disse Iasi.

"Também observamos as mudanças na frequência de ancestralidade neandertal ao longo do tempo e em todo o genoma e encontramos regiões que estão presentes em alta frequência, possivelmente porque carregam variantes benéficas que foram introgressadas dos neandertais."

A maioria dos genes neandertais de alta frequência estão relacionados à função imunológica, à pigmentação da pele e ao metabolismo, conforme relatado em alguns estudos anteriores.

Uma variante do gene imune herdada dos neandertais confere efeitos protetores ao coronavírus que causa a COVID-19, por exemplo. Alguns dos genes neandertais envolvidos no sistema imunológico e na pigmentação da pele na verdade aumentaram em frequência no Homo sapiens ao longo do tempo, o que implica que eles podem ter sido vantajosos para a sobrevivência humana.

"Os neandertais viviam fora da África, em climas severos da Era Glacial, e estavam adaptados ao clima e aos patógenos nesses ambientes. Quando os humanos modernos deixaram a África e cruzaram com os neandertais, alguns indivíduos herdaram genes neandertais que presumivelmente permitiram que eles se adaptassem e prosperassem melhor no ambiente", disse Iasi.

"O fato de já termos encontrado algumas dessas regiões em amostras de 30.000 anos mostra que algumas dessas regiões foram de fato adaptadas imediatamente após a introgressão", acrescentou Chintalapati.

Outros genes, como o gene que confere resistência aos coronavírus, podem não ter sido imediatamente úteis, mas se tornaram úteis mais tarde.

"O ambiente muda e então alguns genes se tornam benéficos", disse Peter.

Moorjani está atualmente analisando sequências neandertais em pessoas de ascendência do leste asiático, que não apenas têm uma porcentagem maior de genes neandertais, mas também alguns genes — até 0,1% de seu genoma — de outro grupo primitivo de hominídeos, os denisovanos.

"É muito legal que possamos realmente espiar o passado e ver como variantes herdadas de nossos primos evolucionários, neandertais e denisovanos, mudaram ao longo do tempo", disse Moorjani. "Isso nos permite entender a dinâmica da mistura de neandertais e humanos modernos."