Fósseis datados de 2,1 milhões a 300 mil anos atrás no Leste Asiático são materiais essenciais para a reconstrução da história evolutiva do Homo erectus no Leste Asiático. No entanto, a sua longa idade e os métodos tradicionais de amostragem destrutivos restringiram severamente a investigação molecular destas amostras preciosas, deixando uma série de questões científicas fundamentais sobre a evolução humana por resolver durante muito tempo.
Recentemente, o Instituto de Paleontologia e Paleoantropologia de Vertebrados da Academia Chinesa de Ciências, pela primeira vez obteve com sucesso dados de proteínas endógenas do esmalte com informações filogenéticas de seis fósseis de dentes de Homo erectus do Pleistoceno Médio que datam de aproximadamente 400.000 anos de três locais em Zhoukoudian, Pequim, Hexian, Anhui e Sunjiadong, Henan, sem destruir a forma completa dos fósseis. Esta é a primeira vez no mundo que foi obtida informação molecular com as características de identificação do Homo erectus, remodelando a rede de interação de antigos grupos humanos no Leste Asiático durante o Pleistoceno Médio.
Para não destruir a forma completa do fóssil, a equipe de pesquisa científica explorou e propôs de forma inovadora um plano de avaliação e amostragem quase "não destrutivo". Primeiro, os pesquisadores usaram espectrometria de massa de tempo de voo por ionização por dessorção a laser assistida por matriz para rastrear a preservação de proteínas antigas no esmalte dentário humano antigo.
Com base nisso, a equipe aplicou pela primeira vez a tecnologia de amostragem minimamente prejudicial por ataque ácido aos fósseis do Homo erectus do Pleistoceno Médio. Essa tecnologia consome apenas uma pequena área da superfície do esmalte e obtém proteínas endógenas com eficiência, sem afetar basicamente a morfologia fóssil.
É precisamente por causa deste avanço fundamental que os investigadores científicos foram capazes de estudar pela primeira vez os fósseis do Homo erectus do Leste Asiático de Zhoukoudian, Hexian, Sunjiadong e outros locais a partir do nível molecular.
Os pesquisadores identificaram com sucesso 6-11 proteínas endógenas relacionadas ao esmalte, incluindo 650-3457 segmentos peptídicos, e a sequência de consenso construída cobriu 269-903 locais de aminoácidos.
Esta é a primeira vez no mundo que dados de proteínas endógenas do esmalte com informações filogenéticas características foram obtidos a partir de fósseis do Homo erectus, e é também o mais antigo proteoma humano antigo no Leste Asiático até hoje. O estudo ampliou o limite de tempo do antigo proteoma humano do Leste Asiático de cerca de 160 mil anos atrás para pelo menos 400 mil anos atrás.
O Homo erectus na China pertence ao mesmo ramo evolutivo ou representa múltiplas origens diferentes ou grupos relativamente isolados? A heterogeneidade na forma física dos fósseis do Homo erectus do Pleistoceno Médio no Leste Asiático desencadeou um debate de longo prazo entre os cientistas.
Os dados da proteína do esmalte forneceram uma resposta decisiva. O estudo descobriu uma nova mutação decisiva – um polimorfismo de um único aminoácido na ameloblastina AMBN A253G. A mutação foi identificada em todas as seis amostras de Homo erectus e não foi encontrada em nenhum outro primata arcaico, moderno ou outro primata vivo ou fóssil publicado.
O estudo construiu um conjunto de dados de comparação de proteínas endógenas, incluindo seis Homo erectus do Leste Asiático e um indivíduo de Harbin. Os resultados mostraram que os seis Homo erectus do Leste Asiático claramente agrupados em um ramo e estavam claramente separados dos denisovanos, dos neandertais e dos humanos modernos.
Esta descoberta fornece pela primeira vez evidências moleculares diretas para confirmar que o Homo erectus dos três locais acima mencionados na China pertence a um grupo evolutivo independente, resolve a controvérsia de longa data relativa à classificação interna do Homo erectus no Leste Asiático e preenche a lacuna na compreensão das características genéticas do Homo erectus.
Em todas as seis amostras de Homo erectus do Pleistoceno Médio do Leste Asiático, a equipe de pesquisa também identificou outra mutação chave comum, AMBN M273V, e rastreou reversamente sua região codificadora de DNA correspondente e conduziu análises detalhadas, revelando que alguns genes do genoma Denisovan penetraram nos humanos modernos, e sua origem pode ser rastreada até as populações relacionadas ao Pleistoceno Médio de Zhoukoudian, Hexian e Sunjiadong.
Com base nos estudos acima, os pesquisadores científicos delinearam um quadro desconhecido da evolução humana: o Homo erectus no Leste Asiático, representado por Zhoukoudian há 400.000 anos, não é apenas um grupo evolutivo único, mas também uma das fontes de genes antigos no pool genético humano moderno.
Este estudo é o primeiro a transformar o Homo erectus de uma entidade cognitiva morfológica em uma entidade evolutiva com claras contribuições genéticas; no nível molecular, descobriu conexões genéticas profundas entre o Homo erectus do Leste Asiático relacionado aos Zhoukoudian, Hexian e Sunjiadong, Denisovans, e algumas populações humanas modernas de hoje, fornecendo evidências importantes para a compreensão da complexidade da evolução humana antiga e da rede de troca de genes dentro do gênero Homo.
O sistema de método inovador, desde a amostragem até a análise de dados usado no estudo, transformou a paleoproteômica de uma ferramenta focada na identificação de linhagens em um método central de pesquisa que pode deduzir e verificar de forma independente hipóteses evolutivas. Estabeleceu um paradigma de investigação de referência para explorar grupos humanos mais antigos, marcando a paleoproteómica como um meio importante para decifrar a história da evolução humana.
Resultados de pesquisas relevantes foram publicados na Nature (Natureza)superior.
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Pela primeira vez, os cientistas extraíram informações genéticas sobre características da linhagem de fósseis do Homo erectus
A localização geográfica do sítio Homo erectus no Pleistoceno Médio da China e as informações amostrais deste estudo