|
|
Análisis sobre el ADNmt de las poblaciones del
valle del Nilo:
Resumen Para saber hasta qué grado el valle del río Nilo ha sido un corredor para las migraciones humanas entre Egipto y Africa sub-Sahariana, analizamos la variación del ADNmt en 224 individuos de varias localizaciones a lo largo del río. Secuencias del primer segmento hipervariable (HV1) de la región de control de ADNmt y una localización polimórfica Hpa1, en posición 3592, nos permitió designar cada ADNmt con una afiliación "septentrional" o "meridional". Las proporciones de ADNmt septentrional y meridional diferían significativamente entre Egipto, Nubia y el sur del Sudán. Dentro de sitios lentamente evolutivos dentro del HV1, la diversidad de ADNmt septentrional era la más elevada en Egipto y la más baja al sur del Sudán, y la diversidad de ADNmt meridional era más elevada en el sur del Sudán y más baja en Egipto, indicando que las migraciones ocurrieron bidireccionalmente a lo largo del valle del río Nilo. Egipto y Nubia tienen cantidades bajas y similares de divergencia para ambos tipos de ADNmt, lo que se corresponde con la evidencia histórica sobre interacciones de larga data entre Egipto y Nubia. El análisis de autocorrelación espacial demuestra una suave gradualidad de similitud genética decreciente de los tipos de ADNmt, a medida que la distancia geográfica entre las localidades muestreadas se incrementa, sugiriendo con fuerza un flujo genético a lo largo del Nilo, sin barrera alguna evidente. Concluimos que aquellas migraciones probablemente ocurrieron dentro de unos pocos centenares a unos pocos miles de años atrás, y que la migración desde el norte hacia el sur, o fue más temprana o menor en intensidad de flujo genético, que la migración desde el sur hacia el norte. Introducción Una característica de las poblaciones humanas es que ellas se mueven. La evidencia más tempranamente documentada de tales movimientos de población, o migraciones, involucra la inicial expansión de nuestros ancestros homínidos fuera de Africa, posiblemente hace unos 1.8 millones de años atrás (Swisher et al. 1994). La inferencia de una segunda y mayor expansión fuera de Africa, que involucró a humanos anatómicamente modernos, unos 100 mil años atrás, recibe fuerte respaldo de la evidencia genética, fósil y arqueológica (Lahr 1994; Lieberman 1995; Stoneking 1996; Tishkoff et al. 1996; Foley and Lahr 1997; Krings et al. 1997; Cavalli-Sforza 1998). Más recientemente, la atención ha sido puesta sobre migraciones subsecuentes, y nuevamente, la evidencia genética y la evidencia morfológica apuntan a múltiples dispersiones de humanos modernos durante los pasados 100 mil años (Harpending et al. 1993; Lahr and Foley 1994; Stoneking et al. 1997). Para entender a la especie humana, entonces, se requiere el conocimiento sobre qué dispersiones tuvieron lugar, y finalmente, qué las causó. Sin embargo, la reconstrucción de los eventos de dispersión sobre la base de evidencia genética o fósil, está plagada de dificultades. Al parecer, simples interrogantes sobre cómo, cuándo y por qué ruta las poblaciones emigraron, pueden volverse mucho más complejas cuando todas las diversas fuentes, rutas y épocas migratorias posibles son consideradas. Las migraciones múltiples hacia, desde y a través de una región en particular, también pueden ser un asunto complicado. Las limitaciones sobre la disponibilidad de muestras, que son inevitables en los estudios genéticos o fósiles, pueden comprometer gravemente la capacidad de encuadrar todas las posibilidades pertinentes. Para mitigar todas estas potenciales complejidades, hemos llevado a cabo un estudio sobre las migraciones a lo largo del valle del río Nilo, analizando la variación del ADNmt en las poblaciones humanas a lo largo del Nilo. El valle del Nilo ofrece numerosos rasgos atractivos para este estudio, siendo el principal, las características geográficas y climáticas del río Nilo. Este está formado por dos tributarios principales, el Nilo Blanco y el Nilo Azul, originarios del lago Victoria y las tierras altas Etíopes, respectivamente, que se unen en el área de Khartoum, en el Sudán meridional. Desde allí, el río fluye en dirección generalmente norte por al menos 2 mil kilómetros, atravesando el Sahara. Por el camino, soporta la vida humana en una franja de tierra arables que es generalmente de 10 kilómetros de ancho. El valle del río Nilo, por lo tanto, puede ser considerado como un oasis extremadamente largo y angosto en el cual los humanos viven esencialmente distribuidos en un patrón unidimensional, y donde la mayoría de las interacciones de la población se puede esperar que hayan tomado lugar a lo largo del río. Esta situación ha prevalecido desde los cambios climáticos al final de la última glaciación, unos 10 a 15 mil años atrás. Otra ventaja al estudiar las poblaciones del valle del río Nilo es que el extenso y amplio registro escrito de la historia Egipcia, que retrocede hasta al menos 5 mil años atrás, permite la rara oportunidad de comparar las migraciones inferidas de la evidencia genética con los sucesos documentados. Es más, la existencia de grandes cantidades de antiguos restos esqueléticos y momificados provenientes del valle del río Nilo, ofrece el potencial, vía análisis de antiguo ADNmt, para la investigación de la variación temporal en los patrones migratorios. A pesar del potencial del valle del Nilo para servir como un corredor para la migración humana parece obvio, cierta evidencia arqueológica sugiere, en vez de eso, que hubo una significativa y por largo tiempo permanente zona fronteriza entre los estados septentrionales y meridionales en la Baja Nubia (Alexander 1988). Es más, las poblaciones humanas distribuidas a lo largo del valle del Nilo exhiben diferencias culturales y lingüísticas (Grimes 1996). Egipto, en el extremo norte del Nilo, es uno de los estados centralizados conocidos más antiguos en el mundo; ambos, el antiguo Egipcio y el Árabe (hablado hoy en Egipto) son lenguas Afri-Asiáticas. Nubia comprende la parte sur de Egipto y la parte norte del Sudán e, históricamente, ha consistido de reino que estaban solo ocasionalmente unidos políticamente; las lenguas Nubias constituyen una rama de la familia de lenguajes Nilo-Saharianos. Las poblaciones a lo largo de la parte más meridional del río Nilo, al sur del Sudán, son pastores nómades con una organización tribal, y hablan lenguas dentro de la rama Nilótica de la familia Nilo-Sahariana. Por lo tanto, esta evidencia sugiere que había una barrera entre las porciones septentrional y meridional del valle del Nilo y que este último era un callejón sin salida, más que un corredor, para la migración humana. Aquí damos a conocer nuestro análisis de la variación de ADNmt en las poblaciones del valle del Nilo en Egipto, Nubia y el sur del Sudán. Por virtud de su modo haploide y estrictamente maternal de herencia, el ADNmt ya ha probado ser útil para trazar las migraciones que llevaron a la colonización de la Polinesia (Melton et al. 1995; Redd et al. 1995; Sykes et al. 1995) y el Nuevo Mundo (Wallace and Torroni 1992; Merriwether et al. 1996). Sumado a esto, la comparación con la gran cantidad de datos existentes sobre la variación del ADNmt humano, nos permite asignar con toda confianza, los tipos de ADNmt en las poblaciones del valle del Nilo a una afiliación septentrional (Eurasiática) o meridional (Africana sub-Sahariana), y utilizar esta información para inferir migraciones. Dadas las diferencias culturales y lingüísticas que existen entre las poblaciones Egipcias, Nubias y Sudanesas meridionales, la interrogante que ponemos aquí es si el valle del Nilo ha sido un corredor o un callejón sin salida para las migraciones humanas. Sujetos y Métodos Sangre, serum o cabellos fueron obtenidos de 224 individuos, incluyendo 68 de Egipto, 80 de Nubia y 76 del sur del Sudán. Información detallada sobre el origen geográfico y la secuencia de ADNmt de cada muestra ha sido depositada en la base de datos Hvr (Burckhardt et al. 1999). Las muestras de sangre fueron mantenidas en un igual volumen de 100 mM Tris, 100 mM EDTA (pH 8.0), y un amortiguador de 2% SDS a temperatura ambiente mientras estuvo en terreno y 4ºC tras el arribo al laboratorio. Las muestras de serum que fueron proporcionadas para este estudio han sido mantenidas a -20ºC después de su separación de las células. Los cabellos fueron obtenidos de los donantes y fueron mantenidos en un 70 % de etanol a temperatura ambiente en terreno y a -20ºC tras el arribo al laboratorio.
El ADN de la sangre y la cera fue extraído por medio de un protocolo estándar de fenol/cloroformo (Sambrook et al. 1989) seguido de una diálisis centrífuga con microconcentradores Centricon 30 (Amicon). El ADN de cabellos fue extraído como es usual (Higuchi et al. 1988; Vigilant et al. 1989), excepto por la omisión del paso de extracción de 1-butanol. Un control negativo fue incluido en cada conjunto de extracciones. La región hipervariable 1 (HV1) del la región de control del ADNmt fue amplificada, y la secuencia de posiciones 16024-16383 (Anderson et al. 1981) fue determinada por medio de primarios y los métodos usuales (Watson et al. 1996). Las secuencias fueron alineadas por medio del programa ESEE (Cabot and Beckenbach 1989). Un fragmento 219-bp conteniendo un sitio restrictivo polimórfico HpaI en la posición 3592 (Denaro et al. 1981) fue amplificado por medio de primarios L03526 (5'-CAT CAC CCT CTA CAT CAC CG-3') y H03706 (5'-ATT GTT TGG GCT ACT GCT CG-3'). Un fragmento de control 782-bp, conteniendo un sitio de restricción no-polimórfico HpaI en la posición 5691, fue amplificado por medio de los primarios L05269 (5'-TTG CCC AAA TGG GCC ATT AT-3') y H06012 (5'-TGG CCC AGG TCG GCT CGA AT-3'). El análisis de restricción HpaI fue hecho mediante la adición de un amortiguador 8.0 l of 10× HpaI, 1 unidad de enzima (Gibco BRL), 45 l. de producto PCR 219-bp conteniendo el sitio polimórfico HpaI, y 26 l. de producto PCR de control 782-bp. Diez micro-encendedores de reacción digestiva fueron sometidos a electrofóresis por medio de 2 % de gel agarosa conteniendo bromidio de etidio y fueron visualizados por medio de luz ultravioleta. La digestión de restricción del producto PCR 219-bp dio como resultado un fragmento, de 219 bp, cuando el sitio HpaI estaba ausente y en dos fragmentos, de 131 bp y 88 bp, cuando el sitio HpaI estaba presente, mientras el producto PCR de control 782-bp entregó fragmentos de 444 bp y 338 bp. La diversidad de tipo ADNmt, h, para las secuencias de HV1 (excluyendo el sitio HpaI) fue calculada de acuerdo a la ecuación 8.5 de Nei (1987), y la divergencia neta de ADNmt entre poblaciones, dA, fue calculada de acuerdo a la ecuación 10.21 de Nei (1987) - estas ecuaciones pueden también ser halladas en las notas a los gráficos 1 y 4 respectivamente. El significado de las diferencias entre las poblaciones, con respecto a las distribuciones de secuencias de ADNmt, fueron inferidas mediante el análisis del procedimiento de variación molecular (AMOVA) (Excoffier et al. 1992), por medio del programa computacional ARLEQUIN (Schneider et al. 1997). Para algunos análisis, los sitios nucleótidos fueron seccionados de acuerdo al número de mutaciones observadas en cada sitio, como se determina usualmente por medio de un análisis filogenético de secuencias humanas de ADNmt mundial (Hasegawa et al. 1993). Observaciones adicionales en el patrón de diferenciación de ADNmt a lo largo del valle del Nilo, fueron obtenidas vía análisis de auto-correlación espacial (Bertorelle and Barbujani 1995). Calculamos el índice de auto-correlación para análisis de ADN (AIDA), II (Bertorelle and Barbujani, 1995), que abarca desde -1 a +1, donde, para una clase de distancia geográfica dada, un valor positivo para II indica una semejanza genética para las muestras separadas por aquella distancia geográfica, mientras que un valor negativo indica diferencia. El significado estadístico de II puede ser estimado por la comparación con una distribución nula generada por el azar de la asignación de haplotipos para coordenadas geográficas, mientras que el tamaño de la muestra observada en cada coordenada geográfica es retenido. Si no hay estructura espacial para la distribución de haplotipos, entonces los valores II se espera que no se desvíen significativamente de 0, sin importar la clase de distancia geográfica, mientras que las gradaciones (o clinés) son detectadas mediante correlogramas (ploteos de valores II vs clases de distancia geográfica) que exhiben un declive, desde valores positivos significativos en clases menores de distancia geográfica, hasta valores negativos significativos en grandes clases de distancia; los patrones más complicados que reflejan barreras locales para la migración o efectos de deriva, también pueden ser observados (Bertorelle and Barbujani, 1995). Para los datos del valle del Nilo, las muestras de origen geográfico ambiguo fueron excluidas, dejando 189 muestras para el análisis AIDA. Después que los sitios invariables fueran desechados, cada secuencia de ADNmt más el sitio HpaI, fue transformada en una cadena de dígitos binarios, como se describe por Excoffier et al. (1992). Las coordenadas geográficas para cada muestra fueron determinadas desde un mapa (scale 1:4,000,000); las ciudades fueron consideradas como un simple punto en el mapa, del mismo modo que las áreas de origen de las muestras Sudanesas meridionales (Dinka, Nuba, Nuer y Shilluk). El programa AIDA (Bertorelle and Barbujani, 1995) fue utilizado para calcular valores II, y el significado estadístico de II fue extraído mediante la asignación aleatoria de haplotipos para coordenadas geográficas, unas 250 veces, como se describió anteriormente. Numerosos análisis con variados parámetros fueron ejecutados: (1) cuatro a nueve exactamente iguales en tamaño a las clases de distancia geográfica, (2) cuatro a nueve clases de distancia con aproximadamente igual número de comparaciones pareadas por clase, y (3) varias combinaciones de clases de distancia escogidas arbitrariamente. La clase de distancia a 0 kilómetros, que mide la relación genética dentro de las poblaciones, fue considerada una clase independiente en todos los análisis. Resultados Identificación de los tipos de ADNmt septentrionales versus tipos ADNmt meridionales Para identificar el probable origen geográfico de los tipos de ADNmt desde el valle del Nilo, la literatura publicada sobre secuencias de ADNmt y los polimorfismos de restricción de sitio, fueron escaneadas para los polimorfismos que difieren significativamente, en frecuencia, entre poblaciones Euroasiáticas (septentrionales) y Africanas sub-Saharianas (meridionales). Tres sitios (figura 2) que exhiben significativas diferencias de frecuencia, fueron seleccionadas para análisis en los tipos de ADNmt del valle del Nilo; dos de estos sitios (16223 y 16311) están en HV1 y por lo tanto, fueron determinados sobre la base del análisis de secuencia de HV1, mientras el tercero es un sitio HpaI polimórfico, en la posición 3592, que fue tipificado por la digestión HpaI de un producto PCR que contenía ese sitio.
Los tipos de ADNmt septentrionales están asociados con un C en 16223, un T en 16311, y la ausencia del sitio HpaI, mientras que los tipos de ADNmt meridionales están asociados con un T en 16223, un C en 16311, y la presencia del sitio HpaI (figura 2). Por lo tanto, los tipos de ADNmt del valle del Nilo con el carácter septentrional en dos o tres de los sitios, fueron clasificados como originarios del norte, mientras aquellos con el carácter meridional en dos o tres de los sitios, fueron clasificados como originarios del sur. El utilizar tres sitios de esta manera, debiera minimizar la clasificación incorrecta de tipos de ADNmt; sin embargo, debido a que dos sitios en HV1 están sujetos a repetidas mutaciones (Hasegawa et al. 1993), estábamos preocupados que alguna clasificación incorrecta pudiera de algún modo aparecer. Por lo tanto, comparamos las enteras secuencias HV1 de los tipos de ADNmt del valle del Nilo, versus una base de datos mundial de 4.079 secuencias HV1 (Handt et al. 1998) y, basados en si era idéntica o difería por una substitución de la base de datos de tipos de ADNmt con afiliaciones exclusivamente septentrionales o meridionales, clasificamos independientemente el origen de cada secuencia única de ADNmt del valle del Nilo. Aproximadamente un tercio de los tipos de ADNmt del valle del Nilo pudieron ser clasificados - sin ambigüedad alguna - en base a la comparación con la base de datos; los resultados fueron casi completamente concordantes con la clasificación basada en los tres sitios, con la única discrepancia que involucra un ADNmt egipcio que, basado en los tres sitios, fue clasificado como septentrional, pero - basados en la comparación con la base de datos - fue clasificado como meridional debido a que era idéntico a secuencias halladas en dos Songhai de Mali y dos Kikuyu de Kenia (Watson et al. 1996). Debido a que la alteración de la clasificación de esta única secuencia no cambia de manera significativa, ninguno de los resultados que siguen, este ADNmt Egipcio aún así fue clasificado como norteño, de acuerdo a los resultados del uso de los tres sitios. Un análisis filogenético de las secuencias HV1 del valle del Nilo, en comparación con varias secuencias Euroasiáticas y Africanas sub-Saharianas, es también concordante con la clasificación norte-sur basada en los tres sitios (datos no mostrados). Sumado a esto, se ha propuesto que en sitio HpaI en 3592 tiene un origen único en Africa sub-Sahariana (Chen et al. 1995), lo que significa que, de acuerdo a nuestro esquema, todos los tipos de ADNmt con este sitio, debieran ser clasificados como meridionales. Efectivamente este es el caso; todos los tipos de ADNmt con el añadido del sitio HpaI, también tienen al menos uno de los dos otros marcadores meridionales. Sobre todas las cosas, estos análisis adicionales respaldan el uso de los sitios para la clasificación de las afiliaciones geográficas de los tipos de ADNmt del valle del Nilo. Análisis de los tipos de ADNmt del valle del Nilo La secuencia de un segmento de 360-bp de HV1 y la localización polimórfica HpaI en la posición 3592, fue determinada por 224 individuos del valle del Nilo. Numerosos grupos de muestras de variado tamaño son incluidos dentro de las muestras Egipcias, Nubias y Sudanesas meridionales (figura 1); para determinar si la agrupación dentro de estas grandes regiones se justifica, el procedimiento AMOVA fue utilizado para discernir el significado de la subestructura de población dentro de cada región, para aquellas localidades con tamaño de muestras razonable. No hubo diferencias significativas, en la distribución de secuencias de HV1, ni entre los dos grupos dentro de Egipto (Mansoura y Assiut) o entre los cuatro grupos dentro del sur de Sudán (Dinka, Nuer, Nuba y Shilluk), un hallazgo que justificó agrupar a estos dentro de cada región, pero los tres grupos Nubios (Kerma, Assuan, and Dongola) sí exhibieron heterogeneidad estadísticamente significativa (análisis no mostrado). Sin embargo, posteriores análisis demostraron que la heterogeneidad dentro de Nubia involucraba solo la comparación de los Assuan con los Dongola, y que podría reflejar el pequeño tamaño de muestras de estos dos grupos (12 y 14 individuos respectivamente). Es más, las localidades Nubias no difirieron significativamente en la frecuencia de tipos de ADNmt septentrional versus meridional (2 = 4.38, df 2, P > .05). Por lo tanto, para mantener el tamaño de la muestra Nubia comparable a la de Egipto y a la del sur de Sudán, los grupos Nubios también fueron agrupados, dando como resultado tamaños de muestra finales de 68 Egipcios, 80 Nubios y 76 Sudaneses meridionales. Altos niveles de variación de ADNmt fueron hallados en todas las tres muestras (figura 1). La cantidad de diversidad de ADNmt en las muestras Egipcias, Nubias y Sudanesas merdionales eran casi indistinguibles, mientras que las diferencias pareadas promedio (MPD) fueron ligeramente menores en Egipto que en Nubia y el sur del Sudán. Sin embargo, la distribución de tipos de ADNmt septentrionales y meridionales difirieron significativamente entre las tres muestras (2 = 53.69, df 2, P < .001), con la frecuencia de los tipos septentrionales disminuyendo y la frecuencia de los tipos meridionales aumentando, desde Egipto a Nubia y al sur del Sudán (gráfico 1). El procedimiento AMOVA también indica que todas las tres muestras difieren significativamente unas de otras con respecto a la distribución de secuencias de HV1 (datos no mostrados). Por lo tanto, a pesar que los niveles generales de variación en ADNmt son similares, existen sin embargo, significativas diferencias en la composición de las fuentes genéticas de ADNmt de las muestras Egipcias, Nubias y Sudanesas del sur.
h = (1 -
Gráfico 1 El examen de diversidad, separando los tipos de ADNmt septentrional y meridional, no revelaron ningún patrón claro (gráfico 2). La diversidad y MPD para los tipos de ADNmt septentrionales fue la más elevada en Egipto y en el sur de Sudán, y fue ligeramente menor en Nubia. Para los tipos de ADNmt meridional, la diversidad y MPD más elevada fue observada en el sur del Sudán, y la más baja fue observada en Egipto. Es más, el procedimiento AMOVA indica que las secuencias de HV1 septentrional difieren significativamente entre Egipto, Nubia y sur de Sudán (gráfico 3), mientras las secuencias de HV1 meridional no difieren significativamente entre Egipto, Nubia y sur de Sudán, con la excepción de la comparación entre Nubia y sur del Sudán (gráfico 3).
Gráfico
2
Gráfico
3 Un factor que podría obscurecer las tendencias en variación de ADNmt es el muy elevado índice de mutación de ADNmt en ciertas posiciones nucleótidas (Hasegawa et al. 1993; Wakeley 1993); o sea, una reducción de diversidad asociada con un evento de migración no sería evidente, debido a que las mutaciones en sitios rápidamente evolutivos han llevado a una recuperación de la diversidad (Sajantila et al. 1996). Por lo tanto, examinamos la diversidad de ADNmt separadamente, en posiciones de subconjuntos de nucleótidos lenta y rápidamente evolutivos, usando la clasificación de Hasegawa y asociados (1993). Veinte de los 110 sitios polimórficos en los tipos de ADNmt del valle del Nilo, no fueron observados como polimórficos en la compilación de Hasegawa y por lo tanto, no pudieron ser clasificados mediante este esquema. Escogimos excluir estos sitios de este análisis, pero incluyéndolos y clasificándolos como sitios lentamente evolutivos, no altera las tendencias discutidas en el siguiente párrafo (datos no incluidos). Claras tendencias en diversidad fueron mostradas cuando solo los sitios de evolución lenta fueron considerados (figura 3). La diversidad en el Sudán meridional, con respecto a los tipos de ADNmt septentrionales, se redujo dramáticamente cuando solo los sitios de evolución lenta - por ejemplo, sitios que, de acuerdo a Hasegawa y asociados (1993), han mutado solo una vez - fueron considerados; los 9 tipos diferentes entre los 11 tipos de ADNmt septentrional en el sur del Sudán, se redujeron a solo 1 tipo, cuando los tipos de evolución rápida fueron incluidos. Incluso, a pesar que solo hay 11 del sur de Sudán con tipos de ADNmt septentrional, esta reducción a 1 tipo para sitios de evolución lenta, aún es significativamente menor (P = .03) que lo que se esperaría si 11 individuos fueran escogidos al azar, de entre 57 Egipcios con tipos de ADNmt septentrional. La diversidad en los tipos de ADNmt septentrional en Egipto y Nubia, son ambos reducidos a un grado similar, pero no tanto como se observa para los tipos de ADNmt septentrional para el sur del Sudán, cuando solo los sitios de evolución lenta son considerados.
Para los tipos de ADNmt meridional, la diversidad de ADNmt Egipcia y Nubia en sitios de evolución lenta, se reduce considerablemente, mientras que la reducción en diversidad de ADNmt en el sur del Sudán, no es tan grande. Nuevamente, Egipto y Nubia exhiben reducciones comparables en diversidad de ADNmt. Para ambos tipos de ADNmt, septentrional y meridional, en todas las tres muestras, la diversidad de ADNmt basado solo en sitios de evolución rápida - o sea, sitios que, de acuerdo a Hasegawa y asociados (1993) han mutado tres o más veces - es casi idéntica al basado en todos los sitios. Estos análisis muestran que la diversidad de tipos de ADNmt septentrional, es más elevada en Egipto y menos en el sur del Sudán, y que la diversidad de los tipos de ADNmt meridionales, es mayor en el sur de Sudán y menor en Egipto, sugiriendo que el flujo genético ha ocurrido en ambas direcciones a lo largo del valle del Nilo. Para mayor investigación de la estructuración espacial de las poblaciones del valle del Nilo, con respecto a variación de ADNmt, ejecutamos un análisis de autocorrelación espacial (Bertorelle & Barbujani 1995). Varios métodos de partición de datos con respecto a distancia geográfica (igual distancias geográficas por clase, igual número de comparaciones pareadas por clase de distancia, o divisiones arbitrarias de distancia) todos entregaron resultados bastante similares, con valores II significativamente positivos observados para clases de distancia pequeñas y valores significativamente negativos observados para clases de distancia mayores; un resultado representativo es mostrado en la figura 4. La suave disminución, de pequeñas a grandes clases de distancia geográficas observadas en los valores II, es indicativa de una gradualidad o cliné en la distribución de tipos de ADNmt a lo largo del valle del Nilo.
De este modo, el análisis de autocorrelación espacial indica que al menos una migración ha ocurrido a lo largo del valle del Nilo, a pesar que este análisis no indica las direcciones de estas migraciones. Sin embargo, las tendencias mayoritarias en la diversidad del ADNmt en particular, el hallazgo de (1) ambos tipos de ADNmt septentrional y meridional en todas las tres poblaciones del valle del Nilo y (2) la más elevada diversidad de tipos de ADNmt septentrional en el extremo norte del valle del Nilo, y la más elevada diversidad de tipos de ADNmt meridional en el extremo sur del valle del Nilo, sugieren que las migraciones an ocurrido ambas de norte a sur y de sur a norte, a lo largo del valle del Nilo. Para obtener alguna idea de la relativa antigüedad de estas migraciones, computamos separadamente el promedio dA para los tipos de ADNmt septentrional y meridional (gráfico 4). Dos estimaciones de divergencia en ADNmt fueron utilizadas para convertir los estimados dA en tiempo: un índice filogenético lento de 33% / millones de años - myr - (Ward et al. 1991) y un índice rápido, basado en estudios familiares, de 234 % / myr (Jazin et al. 1998). Estos resultados (gráfico 4) indican que las poblaciones del valle del Nilo se separaron relativamente hace poco tiempo (dentro de los pasados cientos a miles de años) y que los lapsos de separación de población basados en los tipos de ADNmt septentrionales, son mayores que los lapsos de separación de población basados en los tipos de ADNmt meridionales. Sin embargo, como se discutió en mayor detalle más adelante (ver Discusión), estos lapsos debieran ser interpretados con cautela, debido a las presunciones involucradas en este análisis.
NOTA -- dA = dxy - (dx + dy)/2, donde dxy es la divergencia en secuencia pareada promedio observada entre poblaciones x e y, y donde dx y dy son la divergencia de secuencia pareada promedio observada dentro de las poblaciones x e y, respectivamente. Figura 4 Discusión La meta de este estudio fue tener la certeza de su el valle del Nilo ha sido un corredor para movimientos de población humana o debido a las diferencias culturales y lingüísticas entre las poblaciones distribuidas a lo largo del valle del Nilo, ha sido una barrera para la migración. Nuestros resultados, basados en el análisis de ADNmt de 224 individuos, indican que las migraciones efectivamente han ocurrido, de norte a sur y de sur a norte. Esto es respaldado por el hallazgo de tipos de ADNmt septentrional en el extremo sur del valle del Nilo, y el hallazgo de tipos de ADNmt meridional en el extremo norte del valle del Nilo. Evidencia adicional para estas migraciones proviene de la observación que la diversidad asociada con los tipos de ADNmt septentrional, decrece desde norte a sur, así como la diversidad asociada con los tipos de ADNmt meridional decrece desde sur a norte. Sin embargo, estas tendencias en diversidad no fueron evidentes hasta que los sitios nucleótidos de rápida evolución fueron removidos del análisis. Aparentemente, las mutaciones en estas localizaciones de rápida evolución han regenerado la diversidad de ADNmt, que se perdió durante las migraciones. Esto es análogo a la situación en Finlandia, donde la epidemiología genética parece indicar que un cuello de botella sucedió durante la fundación de la población Finesa (Norio et al. 1973). Un estudio de la diversidad de ADNmt y el cromosoma Y en los Fineses (Sajantila et al. 1996) descubrió una reducción en la diversidad del cromosoma Y, comparado con la de otras poblaciones Europeas, pero no halló ninguna reducción comparable en la diversidad total de ADNmt. Sin embargo, la diversidad de ADNmt en sitios de evolución lenta se reduce en los Fineses, de acuerdo a los resultados en el cromosoma Y, por lo que respalda la aseveración que los Fineses han experimentado un cuello de botella. Ambos, el actual estudio y el de Sajantila y asociados (1996) ilustran la importancia de considerar las dinámicas evolutivas de la región de control del ADNmt (Hasegawa et al. 1993; Wakeley et al. 1993) cuando uno intenta trazar las inferencias en historia demográfica por medio de patrones de variación en el ADNmt. La suave y decreciente gradiente en los valores AIDA II que se observa en el análisis de autocorrelación espacial, también respalda la conclusión de pasadas migraciones a lo largo del valle del Nilo. Es más, la falta de cualquier fluctuación significativa en los correlogramas, sugiere que no han existido barreras locales importantes para la migración, o efectos locales de deriva significativos. Sin embargo, a pesar que los resultados del ADNmt indican que las migraciones han ocurrido en ambas direcciones a lo largo del valle del Nilo, estas migraciones no han sido lo suficientemente extensivas para homogeneizar genéticamente las fuentes genéticas del ADNmt de las poblaciones del valle del Nilo. Diferencias significativas existen entre los tipos de ADNmt Egipcio, Nubio y Sudanés meridional, con los Nubios apareciendo como más similares a los Egipcios que a los Sudaneses meridionales, y con los Egipcios y Sudaneses meridionales exhibiendo las mayores diferencias. Esto es posiblemente de esperar, dado que, durante el 2.000 AC, el Egipto faraónico colonizó parte o la mayoría de Nubia, y que los reyes Nubios conquistaron Egipto durante el 800 y el 700 AC (Shaw and Nicholson 1995). Por lo tanto, hay evidencia histórica documentando gran parte de la interacción entre Egipto y Nubia. Esta mayor similitud entre Egipto y Nubia que entre alguno de ellos y el sur del Sudán, es también aparente en los lapsos de divergencia estimados entre estas tres poblaciones (gráfico 4); para ambos tipos de ADNmt, meridional y septentrional, el lapso de divergencia es aproximadamente el mismo para Egipto y para Nubia, y ambos exhiben lapsos de divergencia aproximadamente equivalentes, con respecto al sur del Sudán. Sin embargo, estos lapsos de divergencia estimados no debieran ser tomados literalmente. Primero, hay grandes dudas en estas estimaciones, debido (en parte) a la poca certeza respecto a la velocidad de evolución del ADNmt. Hemos escogido usar dos índices de evolución de ADNmt que debieran contener el "verdadero" valor: un índice lento de 33 % / myr (Ward et al. 1991), basado en comparaciones filogenéticas de tipos de ADNmt humano y de chimpancés; y un rápido índice de 234 % / myr (Jazin et al. 1998), basado en estudios familiares. Incidentalmente, el índice rápido produce estimaciones excesivamente recientes de los lapsos de separación demográficos, cuando uno considera las distancias geográficas involucradas. Este problema de lapsos de divergencia demasiado recientes ha sido notado por otros tratando de aplicar los índices rápidos, derivados de estudios familiares, a los análisis filogenéticos de variación de ADNmt humano (Jazin et al. 1998). Segundo, estos lapsos de divergencia reflejan los actuales lapsos de separación demográfica solo en ausencia de migraciones subsecuentes. En otras palabras, las migraciones relativamente recientes inferidas en el gráfico 4 podrían, en efecto, reflejar migraciones mucho más antiguas que fueron seguidas por limitadas cantidades de intercambio genético, entre estas poblaciones. Este intercambio genético limitado tendría que ser de magnitud suficiente para incrementar la similitud de las poblaciones, pero no tan grande como para eliminar las diferencias genéticas estadísticamente detectables que aún permanecen entre esas poblaciones. Tercero, eventos fundacionales durante las migraciones podrían inflar artificialmente el lapso de divergencia estimado. Por ejemplo, los tipos de ADNmt septentrionales en el sur del Sudán podrían reflejar un pequeño grupo de Egipcios que emigraron muy recientemente hacia el sur del Sudán si, por ejemplo, los tipos de ADNmt emigrados diferían lo suficiente de la composición mayoritaria del ADNmt Egipcio, para provocar un lapso de divergencia aparente de 6.070 + 855 años. Cuarto, la mayor diversidad observada para los tipos de ADNmt septentrional en Egipto y para los tipos de ADNmt meridional en el Sudán, podrían indicar un flujo genético desde Eurasia hacia Egipto solamente, y/o un flujo genético desde el Africa sub-Sahariana hacia el Sudán solamente, alterando así los niveles de diversidad en estas poblaciones. Los análisis de simulación podrían ser un valioso medio mediante el cual explorar las combinaciones de lapsos de separación demográfica iniciales, eventos fundacionales, y las subsecuentes cantidades de flujo genético que pueden acomodarse por medio de esos datos. De cualquier modo, podemos inferir que la migración de tipos de ADNmt septentrional hacia el sur, es más antigua que la migración de tipos de ADNmt meridionales hacia el norte (o que ha habido menos flujo genético desde el norte hacia el sur, que desde el sur hacia el norte a lo largo del valle del Nilo) y que Egipto y Nubia han tenido mayor contacto genético que cualquiera de los dos con el sur del Sudán. Sin embargo, podemos inferir tentativamente que estas migraciones ocurrieron lo suficientemente reciente como para caer dentro del período del registro histórico documentado de las poblaciones humanas en el valle del Nilo. De este modo, es tentador el tratar de relacionar estas migraciones a eventos históricos específicos (Shaw & Nicholson, 1995). Por ejemplo, la migración desde el norte hacia el sur podría coincidir con la colonización Faraónica de Nubia, que ocurrió inicialmente durante el Reinado Medio (Dinastía XII, 1991-1785 AC) y más permanentemente durante el Nuevo Reinado, desde el reino de Tutmosis III (1490-1437 AC). La migración desde el sur hacia el norte podría coincidir con la Dinastía XXV (730-655 AC), cuando los reyes de Napata, en Nubia, conquistaron Egipto. Por supuesto, también es posible que migraciones adicionales documentadas durante las épocas Ptolemaica, Romana y Arábiga hayan contribuido a la actual distribución de tipos de ADNmt a lo largo del valle del Nilo. Las migraciones que se supone han ocurrido a lo largo del valle del Nilo, están basadas en un análisis de una única localización genética, que es informativa solo para el ancestro materno; análisis similares de localizaciones autosomales y cromosómicas Y, que están en progreso, se necesitan para confirmar y extender las conclusiones del presente estudio. Efectivamente, el valle del Nilo podría proporcionar una excelente prueba sobre la hipótesis que la migración femenina ha sido mayor que la migración masculina (Seielstad et al. 1998). Otro modo potencial de probar las correlaciones hipotéticas entre las migraciones inferidas a partir de los patrones de variación de ADNmt y del registro histórico, sería por medio de los análisis de ADN antiguo; o sea, la variación temporal de los patrones de migración a lo largo del valle del Nilo podría ser directamente inferida, si antiguo ADN auténtico pudiera ser conseguido desde un número apropiado de especímenes. Efectivamente, un reciente estudio entregó resultados al obtenerse ADN de los restos de 15 de 29 antiguos Nubios que tienen 2.000 + años de antigüedad (Fox, 1997). Estos individuos fueron analizados a partir de la localización HpaI en la posición 3592; la frecuencia de este sector en los antiguos Nubios (26.7 %) no es significativamente diferente de la de los Nubios actuales en el presente estudio (32.5 %). De este modo, podría resultar apropiado el usar análisis de ADN antiguo para investigar la estabilidad temporal de los patrones de migración a lo largo del valle del Nilo. Sin embargo, en un estudio de 132 momias y esqueletos de edad pre-Dinástica y Faraónica temprana, solo 2 muestras proporcionaron secuencias reproducibles cuando productos de amplificación clonados derivados de extractos independientes, fueron comparados (M. Krings, datos no publicados). De este modo, las proyecciones para una investigación más amplia de la variación del ADN antiguo a lo largo del valle del Nilo, no lucen promisorias (Handt et al. 1996), y mayores avances tecnológicos en análisis de ADN antiguo serán indudablemente necesarios. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
p
)n/(n - 1),
donde n es el tamaño de la muestra y pi
es la frecuencia del iº tipo de ADNmt.
