Ancestro común más reciente

En biología y genealogía genética, el ancestro común más reciente (MRCA), también conocido como último ancestro común (LCA) o concestor, de un conjunto de organismos es el individuo más reciente del que descienden todos los organismos del conjunto. El término también se usa en referencia a la ascendencia de grupos de genes (haplotipos) en lugar de organismos.

El MRCA de un conjunto de individuos a veces puede determinarse refiriéndose a un pedigrí establecido. Sin embargo, en general, es imposible identificar el MRCA exacto de un gran conjunto de individuos, pero a menudo se puede dar una estimación del tiempo en el que vivió el MRCA. Las estimaciones de tiempo hasta el ancestro común más reciente (TMRCA) se pueden dar en función de los resultados de las pruebas de ADN y las tasas de mutación establecidas como se practica en la genealogía genética, o por referencia a un modelo matemático no genético o simulación por computadora.

En organismos que utilizan la reproducción sexual, el MRCA matrilineal y el MRCA patrilineal son los MRCA de una población determinada considerando solo la ascendencia matrilineal y patrilineal, respectivamente. El MRCA de una población, por definición, no puede ser más antiguo que su MRCA matrilineal o patrilineal. En el caso del Homo sapiens, el MRCA matrilineal y patrilineal también se conocen como "Eva mitocondrial" (mt-MRCA) y "Adán cromosómico Y" (Y-MRCA) respectivamente.

Se desconoce la edad del MRCA humano. No es mayor que la edad de Y-MRCA o mt-MRCA, estimada en alrededor de 200.000 años.

A diferencia de los pedigríes de seres humanos individuales o linajes domesticados donde se conoce el parentesco histórico, en la inferencia de relaciones entre especies o grupos taxonómicos superiores (sistemática o filogenética), los antepasados ​​no son directamente observables o reconocibles. Son inferencias basadas en patrones de relación entre taxones inferidos en un análisis filogenético de organismos existentes y/o fósiles.

El último ancestro común universal (LUCA) es el ancestro común más reciente de toda la vida actual en la Tierra, que se estima que vivió hace unos 3.500 a 3.800 millones de años (en el Paleoarcaico).

MRCA de diferentes especies

El proyecto de una descripción completa de las relaciones filogenéticas entre todas las especies biológicas se denomina "árbol de la vida". Esto implica la inferencia de edades de divergencia para todos los clados hipotéticos; por ejemplo, se estima que el MRCA de todos los Carnivora (es decir, el MRCA de "perros y gatos") divergió hace unos 42 millones de años (Miacidae).

El concepto del último ancestro común desde la perspectiva de la evolución humana se describe para una audiencia popular en The Ancestor's Tale de Richard Dawkins (2004). Dawkins enumera los "conpasados" del linaje humano en orden de edad creciente, incluidos los homínidos (humano-chimpancé), homínidos (humanos-gorila), homínidos (humanos-orangutanes), homínidos (humanos-gibones), etc. en 40 etapas. en total, hasta el último ancestro universal (humano-bacteria).

MRCA de una población identificada por un solo marcador genético

También es posible considerar la ascendencia de genes individuales (o grupos de genes, haplotipos) en lugar de un organismo como un todo. La teoría coalescente describe un modelo estocástico de cómo la ascendencia de tales marcadores genéticos se asigna a la historia de una población.

A diferencia de los organismos, un gen se transmite de una generación de organismos a la siguiente, ya sea como réplicas perfectas de sí mismo o como genes descendientes ligeramente mutados. Mientras que los organismos tienen gráficos de ascendencia y gráficos de progenie a través de la reproducción sexual, un gen tiene una sola cadena de ancestros y un árbol de descendientes. Un organismo producido por fertilización sexual cruzada (alogamia) tiene al menos dos ancestros (sus padres inmediatos), pero un gen siempre tiene un ancestro por generación.

MRCA patrilineal y matrilineal

El ADN mitocondrial (ADNmt) es casi inmune a la mezcla sexual, a diferencia del ADN nuclear cuyos cromosomas se barajan y recombinan en la herencia mendeliana. El ADN mitocondrial, por lo tanto, se puede utilizar para rastrear la herencia matrilineal y encontrar la Eva mitocondrial (también conocida como la Eva africana), el ancestro común más reciente de todos los humanos a través de la ruta del ADN mitocondrial.

Asimismo, el cromosoma Y está presente como un único cromosoma sexual en el individuo masculino y se transmite a los descendientes masculinos sin recombinación. Se puede utilizar para rastrear la herencia patrilineal y encontrar el cromosoma Y de Adán, el ancestro común más reciente de todos los seres humanos a través de la vía Y-DNA.

Los investigadores han establecido fechas aproximadas para la Eva mitocondrial y el Adán cromosómico Y mediante pruebas genealógicas de ADN. Se estima que la Eva mitocondrial vivió hace unos 200.000 años. Un artículo publicado en marzo de 2013 determinó que, con un 95 % de confianza y siempre que no haya errores sistemáticos en los datos del estudio, el Adán cromosómico Y vivió hace entre 237 000 y 581 000 años.

Por lo tanto, el MRCA de humanos vivos hoy tendría que haber vivido más recientemente que cualquiera de los dos.

Es más complicado inferir la ascendencia humana a través de cromosomas autosómicos. Aunque un cromosoma autosómico contiene genes que se transmiten de padres a hijos a través de una distribución independiente de uno solo de los dos padres, la recombinación genética (cruce cromosómico) mezcla genes de cromátidas no hermanas de ambos padres durante la meiosis, cambiando así la composición genética de el cromosoma

Estimaciones de tiempo hasta MRCA

Se estima que diferentes tipos de MRCA vivieron en diferentes momentos en el pasado. Estas estimaciones de tiempo para MRCA (TMRCA) también se calculan de manera diferente según el tipo de MRCA que se esté considerando. Los MRCA patrilineales y matrilineales (Eva mitocondrial y Adán cromosómico Y) se rastrean mediante marcadores de un solo gen, por lo que sus TMRCA se calculan en función de los resultados de las pruebas de ADN y las tasas de mutación establecidas como se practica en la genealogía genética. El tiempo hasta el MRCA genealógico (antepasado común más reciente por cualquier línea de descendencia) de todos los seres humanos vivos no se puede rastrear genéticamente porque el ADN de la gran mayoría de los antepasados ​​se pierde por completo después de unos pocos cientos de años. Por lo tanto, se calcula sobre la base de modelos matemáticos no genéticos y simulaciones informáticas.

Dado que la Eva mitocondrial y el Adán cromosómico Y son rastreados por genes individuales a través de una sola línea parental ancestral, el tiempo para estos MRCA genéticos será necesariamente mayor que el del MRCA genealógico. Esto se debe a que los genes individuales se unirán más lentamente que el rastreo de la genealogía humana convencional a través de ambos padres. Este último considera solo humanos individuales, sin tener en cuenta si algún gen del MRCA calculado realmente sobrevive en cada persona de la población actual.

TMRCA a través de marcadores genéticos

El ADN mitocondrial se puede utilizar para rastrear la ascendencia de un conjunto de poblaciones. En este caso, las poblaciones se definen por la acumulación de mutaciones en el mtDNA y se crean árboles especiales para las mutaciones y el orden en que ocurrieron en cada población. El árbol se forma a través de la prueba de una gran cantidad de individuos en todo el mundo para detectar la presencia o ausencia de un determinado conjunto de mutaciones. Una vez hecho esto, es posible determinar cuántas mutaciones separan una población de otra. El número de mutaciones, junto con la tasa de mutación estimada del mtDNA en las regiones analizadas, permite a los científicos determinar el tiempo aproximado de MRCA (TMRCA), que indica el tiempo transcurrido desde que las poblaciones compartieron por última vez el mismo conjunto de mutaciones o pertenecieron al mismo haplogrupo..

En el caso del ADN cromosómico Y, se llega a TMRCA de una manera diferente. Los haplogrupos de Y-DNA se definen por polimorfismo de un solo nucleótido en varias regiones del Y-DNA. El tiempo de MRCA dentro de un haplogrupo está definido por la acumulación de mutaciones en las secuencias STR del cromosoma Y de ese haplogrupo solamente. El análisis de la red Y-DNA de los haplotipos Y-STR que muestran un cúmulo no estelar indica la variabilidad de Y-STR debido a múltiples individuos fundadores. El análisis que produce un cúmulo estelar puede considerarse como una representación de una población descendiente de un solo antepasado. En este caso, la variabilidad de la secuencia Y-STR, también llamada variación de microsatélites, puede considerarse como una medida del tiempo transcurrido desde que el antepasado fundó esta población en particular.

Los cálculos de TMRCA se consideran evidencia crítica cuando se intenta determinar las fechas de migración de varias poblaciones a medida que se propagan por el mundo. Por ejemplo, si se considera que una mutación ocurrió hace 30 000 años, entonces esta mutación debe encontrarse entre todas las poblaciones que divergieron después de esta fecha. Si la evidencia arqueológica indica una expansión cultural y la formación de poblaciones aisladas regionalmente, esto debe reflejarse en el aislamiento de mutaciones genéticas posteriores en esta región. Si la divergencia genética y la divergencia regional coinciden, se puede concluir que la divergencia observada se debe a la migración, como lo demuestra el registro arqueológico. Sin embargo, si la fecha de la divergencia genética ocurre en un momento diferente al del registro arqueológico, entonces los científicos tendrán que buscar evidencia arqueológica alternativa para explicar la divergencia genética. El tema se ilustra mejor en el debate en torno a la difusión démica frente a la difusión cultural durante el Neolítico europeo.

TMRCA de todos los seres humanos vivos

Se desconoce la edad del MRCA de todos los humanos vivos. Es necesariamente más joven que la edad del MRCA matrilineal o patrilineal, los cuales tienen una edad estimada de entre aproximadamente 100,000 y 200,000 años.

Un estudio matemático, pero no genealógico, realizado por los matemáticos Joseph T. Chang, Douglas Rohde y Steve Olson calculó que la MRCA vivió notablemente recientemente, posiblemente en el año 300 a. Este modelo tuvo en cuenta que las personas realmente no se aparean al azar, sino que, particularmente en el pasado, las personas casi siempre se apareaban con personas que vivían cerca y, por lo general, con personas que vivían en su propio pueblo o aldea. Habría sido especialmente raro aparearse con alguien que viviera en otro país. Sin embargo, Chang et al. descubrió que las raras personas que se aparean con otras personas lejanas conectarán con el tiempo el árbol genealógico mundial, y que ninguna población está realmente completamente aislada.

Es casi seguro que el MRCA de todos los humanos vivía en el este de Asia, lo que les habría dado acceso clave a poblaciones extremadamente aisladas en Australia y las Américas. Las ubicaciones posibles para la MRCA incluyen lugares como las penínsulas de Chuckchi y Kamchatka que están cerca de Alaska, lugares como Indonesia y Malasia que están cerca de Australia o un lugar como Taiwán o Japón que es más intermedio con respecto a Australia y las Américas. Chang consideró que la colonización europea de las Américas y Australia era demasiado reciente para haber tenido un impacto sustancial en la edad de la MRCA. De hecho, si América y Australia nunca hubieran sido descubiertas por los europeos, la MRCA estaría solo un 2,3 % más atrás de lo que está.

Nótese que la edad del MRCA de una población no corresponde a un cuello de botella poblacional, y mucho menos a una “primera pareja”. Más bien refleja la presencia de un solo individuo con un alto éxito reproductivo en el pasado, cuya contribución genética se ha generalizado en toda la población a lo largo del tiempo. También es incorrecto suponer que la MRCA transmitió toda, o incluso ninguna, información genética a todas las personas vivas. A través de la reproducción sexual, un antepasado pasa la mitad de sus genes a cada descendiente en la próxima generación; después de más de 32 generaciones, la contribución de un solo ancestro sería del orden de 2, un número proporcional a menos de un solo par de bases dentro del genoma humano.

Punto de ancestros idénticos

El MRCA es el ancestro común más reciente compartido por todos los individuos de la población bajo consideración. Este MRCA bien puede tener contemporáneos que también son ancestros de algunos, pero no de todos, de la población existente. El punto de ancestros idénticos es un punto en el pasado más remoto que el MRCA en el cual ya no hay organismos que sean ancestrales para algunos, pero no para todos, de la población moderna. Debido al colapso del pedigrí, los individuos modernos aún pueden exhibir agrupamientos, debido a las contribuciones muy diferentes de cada población ancestral.