EN ESPAÑOL - EN CATALÀ

• Tomàs Marquès-Bonet, a researcher at the CNAG-CRG and Director of the Institute of Evolutionary Biology (IBE), has worked with the Globe Institute at the University of Copenhagen to retrieve the oldest molecular evidence on the evolution of hominids.
• In the study, published in Nature, the team rebuilds multiple dental enamel proteins from an approximately two million-year-old Gigantopithecus molar fossil.
• The novel technique, which has shed light on the history of Gigantopithecus, has also been used to clarify one of the remaining unknowns in the oldest evolutionary history of hominids.

Researchers from the Institute of Evolutionary Biology (IBE, a joint institute of the Pompeu Fabra University (UPF) and the Spanish National Research Council (CSIC)) in Barcelona and the Globe Institute at the University of Copenhagen have rebuilt for the first time proteins from approximately two million-year-old fossil remains. This is the first molecular evidence that allows clarifying the evolution of the human and great apes lineage beyond what the ancient DNA techniques allow. The method used, which has solved the evolutionary history of the extinct Gigantopithecus blacki from a molar fossil, could be used in the analysis of many other ancient remains, shedding light on the evolutionary history and origin of hominids.

In recent years, DNA analysis has revolutionized our understanding of human history as we knew it. Genetic material preserved in our ancestors’ fossils has allowed us to reconstruct the last 50,000 years of hominids evolution. Even so, the oldest human fossil remains with conserved DNA date back 400,000 years, leaving a void in the oldest evolutionary history that palaeogenomics has not yet been able to explain.

Now, for the first time researchers have managed to restore the proteins of an approximately two million-year-old fossil to clarify the ancient history of human evolution. The analysis used has served to classify the evolutionary history of the Gigantopithecus blacki, a giant ape more than three meters tall that inhabited the forests of Southeast Asia and became extinct 300,000 years ago.

Researchers, co-led by Tomàs Marquès-Bonet, ICREA researcher and Director of the Institute of Evolutionary Biology (IBE), and Associate Professor Enrico Cappellini, Principal Investigator at the University of Copenhagen, have rebuilt multiple proteins from the dental enamel of a two million-year-old Gigantopithecus molar fossil found in the cave of Chuifeng (China). "Until now, all that was known about this species was based on the morphology of the many teeth and the few mandibles found, typical of a herbivore," says Cappellini. "Now, the analysis of ancient proteins, or palaeoproteomics, has allowed us to reconstruct the evolutionary history of this distant relative."

Thanks to palaeoproteomics, the team has managed to compare the reconstructed fossil proteome with a database of known hominid proteins, being able to clarify the position of the Gigantopithecus in the evolutionary history of hominids, resolving the question of whether or not it belonged to the human lineage.

"The analysis has revealed that Gigantopithecus blacki belongs to the same clade as the orangutan, its closest living relative, although its separation with the current orangutans is very distant, which explains the previous confusion in the field. Both soon diverged in the Miocene - more than 10 million years ago - but they certainly shared a common ancestor", says Tomàs Marquès-Bonet, with dual appointment at the Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG-CRG) of the Centre for Genomic Regulation (CRG) and the Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont (ICP).

The palaeoproteomics technique developed by the team could be used to clarify the evolutionary history hidden in fossils too old to conserve DNA. "For now, the technique has allowed us to recover fossilized proteins in the molar enamel," says Marquès-Bonet, "but it could be used with many other bone remains to reveal the vast antiquity of human evolution, which we still largely ignore" concludes.

Gigantophitecus is an extinct genus of hominoid primates that lived from more than two million years ago to 300,000 years ago, and inhabited the forests of the current countries of China, India and Vietnam. It is a great ape, about three meters tall and weighing up to 500 kilograms (twice as bulky as a current gorilla). During the 1930s, their molars were sold in China as a traditional remedy under the name of "dragon teeth". It was in 1935 when palaeontologist Ralph von Koenigswald identified one of the molars, more than 2.5 cm wide, and proposed that it be the piece of a huge primate he called Gigantophitecus for the first time. After that initial discovery, teeth and even some fossilized jaws continued to appear, but evolutionary history could not advance due to the lack of available genetic and molecular techniques.

More recent studies have revealed that Gigantophitecus was a herbivore, combining the study of the wide and flat shape of the molars found, their chemical composition and the analysis of fossils of microscopic plants found in some teeth. Its high specialization in combination with its large dimensions and nutritional needs would have precipitated its extinction in some of the glaciations during the Pleistocene - or ice age. However, until now nothing was known for sure about its extinction or about the kinship of this great ape with the rest of the human lineage.

The research has been promoted by “la Caixa” and the Howard Hughes International Career, among others.

Reference article: Frido Welker et. al. Enamel proteome shows that Gigantopithecus was an early diverging pongine, Nature; November 2019. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1728-8

EN ESPAÑOL

La información molecular más antigua hasta la fecha ilumina la historia del extinto Gigantopithecus

• Un equipo de investigación del Instituto de Biología Evolutiva (IBE) y del Globe Institute en la Universidad de Copenhague ha recuperado la evidencia molecular más antigua sobre la evolución de los homínidos.
• En el estudio, publicado en la revista Nature, el equipo reconstruye múltiples proteínas procedentes del esmalte de un molar fósil de Gigantopithecus de unos dos millones de años de antigüedad.
• La novedosa técnica, que ha resuelto la historia de Gigantopithecus, se ha empleado para despejar una de las incógnitas que quedaba en la historia evolutiva más antigua de los homínidos.

Un equipo de investigación del Instituto de Biología Evolutiva (IBE, un centro mixto de la Univesidad Pompeu Fabra (UPF) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)) en Barcelona y del Globe Institute en la Universidad de Copenhague reconstruye por primera vez proteínas de restos fósiles de aproximadamente dos millones de años de antigüedad. Se trata de la primera evidencia molecular que permite clarificar la evolución del linaje humano y de los grandes simios más allá de lo que permiten las técnicas de ADN antiguo. La técnica empleada, que ha resuelto la historia evolutiva del extinto Gigantopithecus blacki a partir de un molar fósil, podría ser utilizada en el análisis de muchos otros restos antiguos, arrojando luz a la historia evolutiva y el origen de los homínidos.

En los últimos años el análisis del ADN ha revolucionado nuestra comprensión de la historia humana tal como la conocíamos. El material genético conservado en los fósiles de nuestros antepasados ha permitido reconstruir los últimos 50000 años de evolución de los homínidos. Aun así, los restos fósiles humanos más antiguos con ADN conservado datan de hace 400000 años, dejando un vacío en la historia evolutiva más antigua que la paleogenómica aún no ha podido explicar.

Ahora, por primera vez investigadores del Instituto de Biología Evolutiva (IBE, UPF-CSIC) y el Globe Institute han conseguido restituir las proteínas de un fósil de aproximadamente dos millones de años para esclarecer la historia antigua de la evolución humana. EL análisis empleado ha servido para clasificar en la historia evolutiva al Gigantopithecus blacki, un simio gigante de mas de tres metros que habitó los bosques del sudeste asiático y se extinguió hace 300000 años.

El equipo de investigación, co-liderado por Tomàs Marquès-Bonet, investigador ICREA y director del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), y  el Profesor Asociado Enrico Cappellini, Investigador principal en la Universidad de Copenhague, ha reconstruido múltiples proteínas a partir del esmalte dental de un fósil molar de Gigantopithecus de más de dos millones de años de antigüedad encontrado en la cueva de Chuifeng (China). "Hasta ahora, todo lo que se sabía sobre esta especie se basaba en la morfología de los dientes y mandíbulas encontrados, propios de un herbívoro", comenta Cappellini. "Ahora, el análisis de las proteínas antiguas, o análisis paleoproteómico, nos ha permitido reconstruir la antiquísima historia evolutiva de este pariente lejano".

Gracias a la paleoproteómica, el equipo ha logrado comparar el proteoma reconstruido del fósil con una base de datos de proteínas de homínidos conocidos, pudiendo clarificar la posición del Gigantopithecus en la historia evolutiva de los homínidos, resolviendo la duda de si perteneció o no al linaje humano.

"El análisis ha revelado que Gigantopithecus blacki pertenece al mismo clado que el orangután, su pariente vivo más cercano, aunque su separación con los orangutanes actuales es muy lejana, lo que explica la anterior confusión en el campo. Ambos divergieron pronto en el Mioceno - hace más de 10 millones de años -, pero sin duda compartían un ancestro común", comenta Tomàs Marquès-Bonet, con doble afiliación en el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG-CRG) del Centro de Regulación Genómica (CRG) y el Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont (ICP).

La técnica paleoproteómica desarrollada por el equipo podría ser empleada para esclarecer la historia evolutiva escondida en fósiles demasiado antiguos para conservar el ADN. "Por ahora la técnica nos ha permitido recuperar proteínas fosilizadas en el esmalte de los molares", comenta Marquès-Bonet, "pero podría utilizarse con muchos otros restos óseos para revelar la vasta antigüedad de la evolución humana, que aún desconocemos en gran medida", concluye.

Gigantophitecus es un género extinto de primates hominoideos que vivió desde hace más de dos millones de años hasta hace 300000 años, y que habitaba los bosques de los actuales países de China, India y Vietnam. Se trata de un gran simio, con unos tres metros de alto y un peso de hasta 500 kilogramos (dos veces tan voluminoso como un gorila actual). Durante los años 30, sus muelas se vendieron en China como un remedio tradicional bajo el nombre de "dientes de dragón". Fue en 1935 cuando el paleontólogo Ralph von Koenigswald identificó uno de los molares, de más de 2.5 cm de ancho, y propuso que fuera la pieza de un enorme primate al que llamó Gigantophitecus por primera vez. Después de ese descubrimiento inicial, continuaron apareciendo dientes e incluso algunas mandíbulas fosilizadas, pero la historia evolutiva no pudo avanzar debido a la falta de técnicas genéticas y moleculares disponibles.

Estudios más recientes han revelado que Gigantophitecus era herbívoro, combinando el estudio de la forma ancha y plana de los molares encontrados, su composición química y el análisis de fósiles de plantas microscópicas encontrados en algunos dientes. Su gran especialización en combinación con sus grandes dimensiones y necesidades alimenticias habrían precipitado su extinción en alguna de las glaciaciones durante el pleistoceno - o era del hielo. Sin embargo, hasta ahora nada se sabía a ciencia cierta sobre su extinción o en torno al parentesco de este gran simio con el resto del linaje humano.

La investigación ha sido impulsada por “la Caixa” y el Howard Hughes International Career, entre otros.

Artículo referenciado: Frido Welker et. al. Enamel proteome shows that Gigantopithecus was an early diverging pongine, Nature; November 2019. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1728-8

EN CATALÀ

La informació molecular més antiga fins avui il·lumina la història de l'extint Gigantopithecus

• Un equip de recerca de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE) i del Globe Institute a la Universitat de Copenhaguen ha recuperat l'evidència molecular més antiga sobre l'evolució dels homínids.
• A l'estudi, publicat a la revista Nature, l'equip reconstrueix múltiples proteïnes procedents de l'esmalt d'un molar fòssil de Gigantopithecus d'uns dos milions d'anys d'antiguitat.
• La nova tècnica, que ha resolt la història de Gigantopithecus, s'ha emprat per a aclarir una de les incògnites que quedava a la història evolutiva més antiga dels homínids.

Un equip de recerca de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE, un centre mixt de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) i del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC)) a Barcelona i del Globe Institute a la Universitat de Copenhaguen reconstrueix per primera vegada proteïnes de restes fòssils d'aproximadament dos milions d'anys d'antiguitat. Es tracta de la primera evidència molecular que permet aclarir l'evolució del llinatge humà i dels grans simis més enllà del que permeten les tècniques d'ADN antic. La tècnica emprada, que ha resolt la història evolutiva de l'extint Gigantopithecus blacki a partir d'un molar fòssil, podria ser utilitzada en l'anàlisi de moltes altres restes antigues, llançant llum a la història evolutiva i l'origen dels homínids.

En els últims anys l'anàlisi de l'ADN ha revolucionat la nostra comprensió de la història humana tal com la coneixíem. El material genètic conservat en els fòssils dels nostres avantpassats ha permès reconstruir els darrers 50000 anys d'evolució dels homínids. Així i tot, les restes fòssils humanes més antigues amb ADN conservat daten de fa 400000 anys, deixant un buit en la història evolutiva més antiga que la paleogenòmica encara no ha pogut explicar.

Ara, per primera vegada investigadors de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE, UPF-CSIC) i el Globe Institute han aconseguit restituir les proteïnes d'un fòssil d'aproximadament dos milions d'anys per a esclarir la història antiga de l'evolució humana. L'anàlisi emprada ha servit per a classificar en la història evolutiva el Gigantopithecus blacki, un simi gegant de més de tres metres que va habitar els boscos del sud-est asiàtic i es va extingir fa 300000 anys.

L'equip de recerca, co-liderat per Tomàs Marquès-Bonet, Investigador ICREA i Director de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE), i el Professor Associat Enrico Cappellini, Investigador principal a la Universitat de Copenhaguen, ha reconstruït múltiples proteïnes a partir de l'esmalt dental d'un fòssil molar de Gigantopithecus de més de dos milions d'anys d'antiguitat trobat a la cova de Chuifeng (la Xina). "Fins ara, tot el que se sabia sobre aquesta espècie es basava en la morfologia de les dents i mandíbules trobats, propis d'un herbívor", comenta Cappellini. "Ara, l'anàlisi de les proteïnes antigues, o anàlisi paleoproteòmic, ens ha permès reconstruir l'antiquíssima història evolutiva d'aquest parent llunyà".

Gràcies a la paleoproteòmica, l'equip ha aconseguit comparar el proteoma reconstruït del fòssil amb una base de dades de proteïnes d'homínids coneguts, podent aclarir la posició del Gigantopithecus a la història evolutiva dels homínids, resolent el dubte de si va pertànyer o no al llinatge humà.

"L'anàlisi ha revelat que Gigantopithecus blacki pertany al mateix clade que l'orangutan, el seu parent viu més proper, encara que la seva separació amb els orangutans actuals és molt llunyana, la qual cosa explicaria l'anterior confusió en el camp. Tots dos van divergir aviat en el Miocè - fa més de 10 milions d'anys -, però sens dubte compartien un ancestre comú", comenta Tomàs Marquès-Bonet, amb doble afiliació en el Centre Nacional d'Anàlisi Genòmica (CNAG-CRG) del Centre de Regulació Genòmica (CRG) i l’Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont (ICP).

La tècnica paleoproteòmica desenvolupada per l'equip podria ser emprada per a esclarir la història evolutiva amagada en fòssils massa antics per a conservar l'ADN. "Ara per ara la tècnica ens ha permès recuperar proteïnes fossilitzades en l'esmalt dels molars", comenta Marquès-Bonet, "però podria utilitzar-se amb moltes altres restes òssies per a revelar la vasta antiguitat de l'evolució humana, que encara desconeixem en gran mesura", conclou.

Gigantophitecus és un gènere extint de primats hominoideus que va viure des de fa més de dos milions d'anys fins fa 300000 anys, i que habitava els boscos dels actuals països de la Xina, l'Índia i Vietnam. Es tracta d'un gran simi, amb uns tres metres d'alçada i un pes de fins a 500 quilograms (dues vegades tan voluminós com un goril·la actual). Durant els anys 30, els seus queixals es van vendre a la Xina com un remei tradicional sota el nom de "dents de drac". Va ser el 1935 quan el paleontòleg Ralph von Koenigswald va identificar un dels molars, de més de 2.5 cm d'ample, i va proposar que fos la peça d'un enorme primat que va anomenar Gigantophitecus per primera vegada. Després d'aquest descobriment inicial, van continuar apareixent dents i fins i tot algunes mandíbules fossilitzades, però la història evolutiva no va poder avançar a causa de la falta de tècniques genètiques i moleculars disponibles.

Estudis més recents han revelat que Gigantophitecus era herbívor, combinant l'estudi de la forma ampla i plana dels molars trobats, la seva composició química i l'anàlisi de fòssils de plantes microscòpiques trobats en algunes dents. La seva gran especialització en combinació amb les seves grans dimensions i necessitats alimentoses haurien precipitat la seva extinció en alguna de les glaciacions durant el plistocè - o era del gel. No obstant això, fins ara res se sabia amb certesa sobre la seva extinció o al voltant del parentiu d'aquest gran simi amb la resta del llinatge humà.

La recerca ha estat impulsada per “la Caixa” i l'Howard Hughes International Career, entre d’altres.

Article referenciat: Frido Welker et. al. Enamel proteome shows that Gigantopithecus was an early diverging pongine, Nature; November 2019. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1728-8