GENERATION GAPS SUGGEST ANCIENT HUMAN-APE SPLIT. (comentado)

Bridging the gap. This chimpanzee mother, Jolie, and her infant male, Zawinul, from the Ngogo community in Kibale National Park, Uganda, helped reveal the average length of a generation time in chimps.

We aren’t the only primates with a big generation gap. Human parents are, on average, a whopping 29 years older than their kids. That had been considered unusually long for a primate, but a new study reveals that chimpanzees and gorillas have their own large generation gaps, about 25 years and 19 years, respectively. The findings also indicate that our ancestors split from those of chimpanzees at least 7 million to 8 million years ago, more than 1 million years earlier than previously thought.

For the past 45 years, geneticists have suggested that the ancestors of today’s humans and chimps went their separate ways about 4 million to 6 million years ago, and the ancestors of gorillas diverged about 7 million to 9 million years ago. There are almost no fossils of chimps and gorillas, however, so these dates were calculated by counting the number of DNA sequence differences between the three species and dividing that number by an estimated “mutation rate” for primates—or how fast mutations arise over time. The problem is that scientists often calculate the mutation rate using dates from fossils of other primate species, then applying this rate to the African apes and humans. The approach is subject to error because it relies on the accuracy of the ages of fossils and assumes that mutation rates are similar across ape species.

There is a better way, says molecular anthropologist Linda Vigilant of the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig, Germany. Instead of looking at fossils and other primates, she says, researchers can use data from recent genome sequencing in humans, which estimates more precisely the average number of mutations that arise per generation in human families. Then, scientists can use the new generation time estimates to derive the yearly mutation rates in humans and apes to calculate how long ago the lineages split. Until recently, however, researchers didn’t have DNA samples from enough chimps and other primates in the wild to prove paternity so that they could calculate average generation times accurately.

Now, after a decade of analyzing the patterns of reproduction in chimpanzees and gorillas in Africa, Vigilant and former postdoc Kevin Langergraber—now a primatologist at Boston University—say they have the data they need. Working with almost 20 collaborators, the duo gathered data recording the age of mothers and fathers at the birth of 226 offspring in eight different chimpanzee communities in the wild, and 105 offspring of mountain gorillas from two different research sites in Africa—and they verified those relationships with DNA paternity tests on coprolites gathered in the field. As they report today in the Proceedings of the National Academy of Sciences, chimpanzee mothers ranged in age from 11.7 to 45.4 years at the birth of their offspring. The average age of reproduction was 25 years for females and 24 years for males, giving them an average generation time of about 25 years. Gorilla females ranged in age from 7.3 to 38 years when they gave birth, and the average generation time for both sexes was about 19.3 years.

The rate in chimpanzees was particularly surprising to primatologists: Although females gave birth as early as age 11 and males as early as age 9, the average age over their reproductive lifespan was much older. These lengthy generation gaps negate a long-standing rule of thumb that the larger the body of an animal, the longer its generation time—and slower its mutation rate. While this may be true for some mammals, it doesn’t seem to apply when comparing African great apes to humans. “Larger body size does not necessarily mean a lower mutation rate,” says population geneticist David Reich of Harvard University, who was not involved in the study. “Even people who study gorillas and chimps are surprised,” Vigilant says.

To get the mutation rates, the team divided the number of mutations between parents and their offspring (collected by analyzing DNA from coprolites sent to the lab in Leipzig) by the newly calculated generation times. The researchers got a high and low mutation rate for each species per year—rates that were slower than previously estimated using fossils to calibrate the molecular clock. When they applied the new rates to the history of all three species, they calculated that humans and chimps split earlier than expected—at least 7 million to 8 million years ago and possibly as early as 13 million years ago. They estimate the split between gorillas and the lineage leading to humans and chimpanzees to 8 million to 19 million years ago. Those dates have such wide ranges, Vigilant explains, because they assume the mutation rates seen today have been constant over time in all three lineages. So a key remaining question is whether mutation rates were faster in the past.

If the ancestors of humans, chimps, and gorillas parted company earlier than expected, it would give more validity to claims that the fossils purporting to be the earliest members of the human family, such as the 6 million to 7 million-year-old Sahelanthropus tchadensis from Chad, really are hominins, the group that includes humans and their ancestors but not the African apes. The longer generation times will also influence evolutionary models on skeletal and dental development that assume that human ancestors had more rapid growth patterns, similar to apes, than to living humans.

The study has yielded “the most accurate estimates of generation length yet possible for wild chimpanzees and gorillas,” says paleoanthropologist John Hawks of the University of Wisconsin, Madison, who was not involved in the work. While these precise dates for both generation times and the split between lineages may be modified as more data is collected from more apes, adds evolutionary biologist Wen-Hsiung Li of the University of Chicago, the new work is significant because it “provides a novel approach to the long-standing issue of the divergence time between human and chimp.”

Fonte: Science Magazine

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Resenha do autor

Os pais humanos são em média 29 anos mais velhos que os seus filhos. Isso tinha sido considerado um tempo excepcionalmente longo para um primata ter filhos, mas um novo estudo revela que os chimpanzés e gorilas têm suas próprias lacunas de geração variando entre 25 anos e 19 anos. O estudo indica também que nossos ancestrais se separaram dos do chimpanzé entre 7 e 8 milhões de anos atrás, ou seja, cerca de 1 milhão de anos mais cedo do que se pensava anteriormente.

Durante as últimas 4 ou 5 décadas os geneticistas que os ancestrais do homem e chimpanzés se separaram cerca de 4 a 6 milhões de anos atrás, e os ancestrais de gorilas divergiram a cerca de 7 ou 9 milhões de anos atrás. Os geneticistas fizeram esses cálculos uma vez que quase não há fósseis de chimpanzés e gorilas mostrando como esses animais surgiram, e o material paleontológico que se tem ainda é bastante confuso.  Assim, as datas foram obtidas através da contagem de diferenças da sequência do DNA entre as três espécies e dividindo esse número por uma “taxa de mutação” estimado para primatas ao longo do tempo.

Geralmente os geneticistas calculam essa taxa usando datações de fósseis de outras espécies de primatas e aplicam isso aos primatas africanos e seres humanos. Isso torna a datação sujeita a erros porque depende das idades de fósseis de outras espécies e assume que as taxas de mutação são semelhantes entre elas.

A antropóloga molecular Linda Vigilant do Instituto Max Planck de Antropologia Evolucionária em Leipzig, Alemanha desenvolveu uma forma de mensurar essas datas de forma bem mais precisa. Ela usa dados do sequenciamento do genoma dos humanos e estima com maior precisão o número médio de mutações que surgem por geração em famílias humanas.

Associando isso as estimativas de tempo de nova geração em humanos e primatas é possível calcular quanto tempo atrás ás linhagens de se dividiram em caminhos evolutivos distintos.

Para isso, também analisaram os padrões reprodutivos de chimpanzés e gorilas na África. Eles estudaram 226 descendentes de chimpanzés em estado selvagem e 105 descendentes de gorilas da montanha de dois diferentes sítios de pesquisa na África e verificaram relações com os testes de paternidade DNA em coprólitos coletados no campo. Coprólitos são as fezes fossilizadas.

O estudo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Science mostrou que as mães de chimpanzés tem sua prole entre com cerca de 9 anos e os machos por volta de 11, para o ser humano a idade de maior atividade reprodutiva é de 25 anos para as mulheres e 24 anos para os homens e as fêmeas de gorila com idades de 7,3 a 38 anos com o tempo médio para ambos os sexos de cerca de 19,3 anos.

É de se pensar que quanto maior o tempo de desenvolvimento de um animal, mais lenta é a taxa de mutação já que demoram mais pra se reproduzir (essa é a lacuna em questão). De fato, isso é verificado em mamíferos, mas não parece aplicar-se quando se compara os grandes símios africanos com seres humanos. Isso surpreendeu até mesmo os especialistas que estudam os gorilas e os chimpanzés.

Para obter as taxas de mutação, a equipe dividiu o número de mutações entre pais e seus descendentes que foram coletadas através da análise de DNA a partir de coprólitos enviados para o laboratório em Leipzig. Quando aplicaram as novas taxas para a história de todas as três espécies descobriram que os seres humanos e chimpanzés dividiram-se em linhagens distintas a pelo menos 7 milhões ou 8 milhões de anos atrás e no máximo até 13 milhões de anos atrás. Estimou-se que a divisão entre gorilas e a linhagem de humanos e chimpanzés para 8 milhões a 19 milhões de anos atrás.

Se os ancestrais dos seres humanos, chimpanzés e gorilas se separaram antes do esperado, isso da maior validade as a informação de que o Sahelanthropus chadensis possa ser um ancestral da humanidade já que anteriormente ele havia sido datado em cerca de 7 milhões de anos.

O Sahelantropus Tchandensis foi descoberto em 19 de Julho de 2001 e é considerado a mais importante evidência de que a evolução humana teve inicio em 7 milhões de anos, mais antigo que o Australopithecus anamesnis de 4,2 milhões de anos. Após a descoberta do crânio muitos estudos comparativos vêm sendo realizados mostrando uma combinação de traços antigos e modernos. Os fósseis incluem um crânio quase completo e mandíbulas inferiores fragmentadas.

Erroneamente este hominídeo é representado como um “elo perdido” que separou a linhagem humana dos chimpanzés. Sem entrar na discussão do porque isso é errôneo e focando-se na anatomia deste individuo, concluiu-se isso a partir das observações realizadas no crânio, de fragmentos da mandíbula inferior e três dentes encontrados, do coeficiente de encefalização (volume interno do crânio) próximo ao dos chimpanzés. A parte de trás do crânio é próxima a de um chimpanzé, mas os ossos da face se projetam semelhante a dos hominídeos subsequentes. Apesar de todos os estudos realizados neste fóssil, existem pesquisadores que defendem que este pertence a um gorila fêmea com traços primitivos, gerando discussões até hoje sobre este assunto.

Para classificar esse individuo como pertencente a linhagem humana foi preciso descartar sua semelhança com outros primatas e hominídeos.

O Sahelanthrpos tchandensis se distingue dos demais gêneros de primatas por diversas diferenças. Nos orangotangos o perfil facial lateral não é côncavo, além de estruturas como o pilar interorbital ser mais largo, a altura nasal superior é menor e parte inferior da face e menos prognática.  Além da ausência de sulco orbital, menores caninos e dentes de mordedura com cúspide mais baixa.

No caso dos extintos Ouronapithecus elestem a face de tamanho menor e caninos marcantemente menores e mais longos. O extinto Sivapithecus se difere pela face inferior não côncava e o pilar interorbital mais largo, além dos caninos menores e os dentes de mordedura mais finos. No caso dos extintos Dryopithecus a diferença ocorre especialmente pela face inferior bem menos prognática.

Isso mostra que o Sahelanthropus tchadensis já se distinguia dos outros primatas não bípedes que estão ligados a evolução dos chimpanzés, orangotangos e gorilas. (Saiba mais sobre esses primatas em PRIMATAS ESQUECIDOS PELO TEMPO)

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Além disso, eles se divergem em relação ao próprio crânio do gênero Homo uma vez que tem um coeficiente de encefalização entre 360 e 380 cm3, sendo o do homem moderno de cerca de 1.200 cm3. Além de outras estruturas diferenças ligadas ao longo e chato plano nucal, o plano basi/occipatal triangular truncado, a arcada supraorbital não dividida, um grande incisivo superior central e caninos de formato não incísico.

Forame magnun do Sahelanthropus chadensis

Também não era um hominídeo Paranthropus por este apresentar um perfil facial convexo e uma longa e estreita caixa craniana com o processo zigomático da maxila disposto posterior à fileira de dentes, evidencias claras de seu tipo de alimentação baseado em junco e sementes duras. Sabe-se que não era um Australophitecus pela face inferior menos prognática, e pelo arco supraorbital maior e contínuo. Também não era uma Kenyanthropus ou um Ardipithecus por diversas outras características que também os distinguem.

O que se sabe a respeito do Sahelantropus tchandensis é que sua face era altamente compacta, embora pequena e menos prognática nos chimpanzés e Australopithecus. Seu arco supra-orbital é mais espesso que caracteriza um macho. O mais interessante é que ele possuía côndilos occipitais pequenos associados a um grande forame magno mais longo que largo e não arredondado como nos chimpanzés. Além disso, o forame magnum, o orifício na base do crânio onde a coluna se encaixa com a cabeça esta localizado no centro do crânio. Isso indica claramente que ele era bípede, ao menos a maior parte do tempo.

De acordo com as características primitivas e derivadas evidentes no Sahelanthropus, estas indicam sua posição filogenética como um hominídeo próximo ao último ancestral comum entre humanos e chimpanzés.

Scritto da Rossetti

Palavra chave: NetNature, Rossetti, Chimpanzés, Orangotango, Gorila, Dryopithecus, Oranopithecus, Sivapithecus, Australopithecus, Homo, Paranthropus, Sahelanthropus chadensis, Evolução humana, Anatomia.

Referências

* Craig Standford. Como nos tornamos humanos. Ed Elsevier. 2004
* Toumaï Sahelanthropus tchadensis
* Public Broadcasting Service
* Hominidés – Les évolutions de l’homme

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