jueves, 12 de noviembre de 2015

El mitogenoma completo de momia niño Inka de 500 años de antigüedad.


Figura 1: La momia Aconcagua. El recuadro muestra una imagen de una parte del pulmón
diseccionado de la momia. Un pequeño trozo de 350 mg se utiliza para la extracción de ADN.
La foto de la momia ha sido tomada de 49 y se reproduce aquí con el permiso de la
Universidad de Cuyo Editorial (Argentina).

Alberto Gómez-Carballa, Laura Catelli, Jacobo Pardo-Seco, Federico Martinón-Torres, Lutz Roewer, Carlos Vullo y Antonio Salas

Resumen

n 1985, una momia congelada fue encontrada en el Cerro Aconcagua (Argentina). Los estudios arqueológicos identificaron la momia como un niño de 7 años de edad, víctima de sacrificio inca, vivió hace 500 años, en el momento de la expansión del Imperio Inca hacia el cono sur. Se obtuvo la secuencia de todo su mitogenoma. Después de consultar una gran base de datos mundial de mitogenomas (~28.000) encontramos que el haplotipo Inca pertenecía a una rama del haplogrupo C1b (C1b i) que aún no se ha identificado en modernos nativos americanos. La expansión de C1b en las Américas, según las estimaciones utilizando 203 mitogenomes C1b, se remonta a los asentamientos paleoindios iniciales (~hace 18,3 mil años [kya]); sin embargo, su variación interna difiere entre Mesoamérica y América del Sur. Al consultar grandes bases de datos de haplotipos de la región de control (150.000), encontramos a pocos C1b i miembros en Perú y Bolivia (por ejemplo aymaras), incluyendo un haplotipo recuperado del antiguo ADN de un individuo perteneciente al Imperio Wari (Andes peruanos). En general, los resultados sugieren que el perfil de la momia es una muy rara sub-clado que surgió 14,3 (5-23,6) kya y podría haber sido más frecuentes en el pasado. Un origen Inca Peruano de hoy en día C1bi haplotipos podría satisfacer tanto a los hallazgos genéticos y paleo-antropológica.

Introducción

En el verano de 1985 un grupo de montañistas descubrió una momia congelada sólo parcialmente desenterrado a una altitud de 5.300 metros, en el extremo suroeste de la montaña Aconcagua ("Cerro"), en la base de la Montaña Pirámide, en la provincia argentina de Mendoza. En lugar de la excavación del cuerpo, los montañeses regresaron a sus localidades y especialistas informadas sobre este hallazgo. Las excavaciones se llevaron a cabo posteriormente por arqueólogos profesionales. En el entierro ritual, los arqueólogos identificaron un niño de siete años de edad, muy bien conservado envuelto en numerosos tejidos y rodeado de seis estatuillas.1

El inca constituyó el más grande (unos 12 millones de personas) y una de las más complejas civilizaciones de la América precolombina. Su centro político, administrativo y militar se encuentra en Cuzco (actual Perú). El Inca surgió en las tierras altas de Perú a principios del 13° siglo. De 1438 a 1533 conquistaron o asimilaron pacíficamente una gran parte de América del Sur occidental, incluyendo la actual Perú, una gran parte de Ecuador, centro-sur de Bolivia, el sur de Colombia, noroeste de Argentina, y en el norte-centro/norte de Chile. Los fechados de la momia hallada en Aconcagua durante este período de expansión hacia el sur, fue encontrado cerca de la orilla meridional de la expansión inca. Hay abundante evidencia arqueológica que apoyan la práctica del sacrificio dentro de la sociedad Inca 4. El último emperador de los incas (Atahualpa) fue ejecutado en 1533 por los soldados del conquistador español Francisco Pizarro, que marca el final de los 300 años de la civilización Inca.

El análisis de ADN antiguo (aDNA) floreció en la última década, con la llegada de las nuevas tecnologías de secuenciación de 5, 6, 7, 8. Sin embargo, relativamente pocos estudios genéticos se han llevado a cabo en momias 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15. Ermini. Et al 10 analizaron la tirolesa Iceman, un hombre de 46 años de edad, quien vivía en la transición del Neolítico-Edad del Cobre en Europa Central sobre 5 kya; esto representó la primera secuencia del genoma mitocondrial completo de un europeo prehistórico. A lo mejor de nuestro conocimiento, sólo hay unos pocos estudios realizados sobre momias indígenas americanos; todos ellos dirigidos solamente el ADN mitocondrial (ADNmt) primera región hipervariable (HVS-I). Por ejemplo, Monsalve. Et al 9 analizaron los Kwäday Dän Ts'ìchi restos antiguos de un hombre encontrado en un glaciar que se derrite en la Columbia Británica (Canadá); los autores podrían caracterizar su ADNmt como pertenecientes al haplogrupo A, y encontró coincidencias en las poblaciones de todo el continente americano. Wilson et al. 16 analizaron muestras de otro sacrificio de niños incas que emplea un enfoque multidisciplinario. Estos autores informaron el ADNmt HVS-I y algunos SNPs ADNmt de siete muestras, lo que les permite asignar ampliamente estos haplotipos de los nativos americanos y los haplogrupos C segmento D. El HVS-I de los restos de la momia "Juanita" (también conocidos como "Dama de Ampato" o "Doncella Inca de Hielo") fue publicada en GenBank (Acc Nº EF660742 y EF660743).; Este fue identificado como otro sacrificio víctima Inca: un niño 12-14 años de edad, que vivía en el monte Ampato (cerca de Arequipa, Perú) hace unos 500 años; su haplotipo ADNmt podría asignarse al haplogrupo A (su secuencia motivo está muy extendida en todo el continente americano).

El presente estudio representa el primer intento de informar todo el ADNmt de una momia de nativos americanos, con el interés adicional que esta momia representa un miembro de la civilización Inca. El objetivo principal es arrojar luz sobre la variación genética existente en el momento de la civilización inca e interpretar esta variación a la luz de los patrones observados en las poblaciones actuales.

Resultados y discusión

Se extrajo el ADN de un pequeño pedazo de pulmón de la momia (Fig. 1). El haplotipo de la momia tiene 51 variantes con respecto a la rCRS 17 (Tabla 1). La variación observada en mitogenome de la momia encaja perfectamente dentro de la filogenia de uno de los haplogrupos más típicos americanos nativos, C1b. Por otra parte, este haplogrupo representa una de las ramas más frecuentes dentro de C1 (junto con C1c y C1d) y se identificó recientemente como uno en más de quince fundadores ADNmt americanas 18, 19, 20, 21.

Tabla 1: variantes encontradas en el mitogenome de la momia Inca
usando el rCRS 17 como una referencia.
Un total de 201 mitogenomes C1b podría ser compilado a partir de la literatura (aunque dos de ellos carecen de información sobre la región de control). La filogenia de C1b fue reconstruida y actualizada (ver completa la filogenia en la figura S1 y su esqueleto en la Fig. 2), utilizando la última versión disponible en Phylotree Build 16 (http://www.phylotree.org), lo que permitió salir con el tiempo de El ancestro común más reciente (TMRCA) a diferentes nodos ancestrales C1b. En este análisis filogenético, 23 nuevos sub-clados menores podrían ser identificados, todos ellos caracterizado por al menos dos mitogenomes diferentes. C1b es de aproximadamente 18,3 (16,2-20,4) kya (Tabla 2; Fig. 2), apoyando así evaluaciones anteriores que indican que C1b más probable surgió relativamente temprana, ya sea en Beringia o en una etapa muy inicial de la migración hacia el sur paleoindia 19, 22. De acuerdo con los hallazgos previos 18, 23, el hecho de que C1b es sólo ligeramente mayor en Mesoamérica que en América del Sur (Tabla 2) confirma que la expansión hacia el sur de este clado fue muy rápida18. Mientras que algunos sub-clados C1b se observaron exclusivamente en Mesoamérica o en América del Sur, algunos de ellos fueron encontrados en ambos territorios.




Figura 2: Esqueleto de la filogenia mundial C1b.
El C1b1i clado representado por el haplotipo encontrado en la momia inca también se encuentra en la filogenia. Hay una mitogenome (JX413043) que pertenece al haplogrupo C1b13b muestreada en un individuo español, aunque nacido en Talagante (Chile); por lo que etiquetamos aquí como originarios de América. TMRCA se ha indicado anteriormente etiquetas haplogrupo. Un asterisco a la derecha de las etiquetas haplogrupo identifica sub-clados que fueron recientemente identificados en este estudio, en comparación con la última versión de Phylotree (Build 16). La posición de la secuencia de referencia Cambridge revisado (rCRS) está indicado para la lectura de motivos de secuencia 17. Variantes de ADN mitocondrial se indican a lo largo de las ramas del árbol filogenético. Las mutaciones son transiciones menos un sufijo A, C, G, o T indica una transversión. Otros sufijos indican inserciones (+), sinónimo de sustitución (s), cambios mutacionales en tRNA (-t), cambios mutacionales en rRNA (-r), variante no codificante situada en la región de codificación de ADNmt (-NC) y una sustitución de aminoácidos (se indica entre paréntesis). Variantes subrayados representan mutaciones recurrentes en este árbol, mientras que el prefijo '@' indica una mutación espalda. Variantes hotspot mutacional en las posiciones 16182, 16183 y 16519, así como la variación alrededor de la posición 310 y longitud o punto heteroplasmies no fueron considerados para la reconstrucción filogenética. Los números en pequeños cuadrados unidos por encima de etiquetas haplogrupo indican el número de ocurrencias (mitogenomes) de los haplogrupos disponibles correspondientes en el dominio público (literatura y / o GenBank); el color de los cuadros indica su origen geográfico según la leyenda inserción. Más detalles sobre el origen geográfico o étnico de todos los mitogenomes utilizados en esta red se proporcionan en datos suplementarios Tabla S1. El recuadro inferior derecho muestra una red de secuencias HVS-I que potencialmente pertenecen al haplogrupo C1b i (izquierda) y un mapa de América del Sur que muestra su localización geográfica (derecha). El mapa fue construido usando un mapa en blanco basado en las coordenadas GPS y la saga v 2.1.1. (Http://www.saga-gis.org/; véase métodos).

Tabla 2: Haplogrupo estimaciones de tiempo de coalescencia en kya para C1b y sus sub-clados
basados ​​en ML y el cálculo de la distancia promedio (AD) de los haplotipos de un clado dado a la
respectiva haplotipo raíz.
El BSP de C1b (Fig. 3) puntos generales a un episodio importante de crecimiento de la población constante dentro de los Estados Unidos que comienza muy temprano durante el asentamiento inicial-Paleo indio en el continente americano y su propagación hacia el sur. Aproximadamente 9 kya hay una disminución progresiva del tamaño efectivo de la población que duró hasta las 5 kya. A continuación, el BSP indica un nuevo episodio de crecimiento constante de la población en general, coincidiendo con el inicio del periodo arcaico, es decir, con la reunión cada vez más intensivo de una amplia gama de recursos y el declive de la forma de vida de caza. Este crecimiento progresivo se expande durante el Formativo y el período clásico (por lo tanto, incluidos los períodos iniciales del desarrollo de la civilización Inca). Sólo en tiempos muy recientes, el BSP parece sugerir un episodio final de la reducción de la población, encajando con la llegada de los europeos.

Figura 3: BSP que indica la mediana del tamaño efectivo de la población
hipotética en el tiempo sobre la base de datos de los mitogenomes C1b.
El tiempo máximo es la estimación mediana ´posterior de la genealogia de la
raíz de altura.
La figura 4 muestra que se encontraron mitogenomes C1b en torno a dos principales ubicaciones geográficas, una en Mesoamérica, y el otro por el Perú y que se extiende hacia el sur desde aquí a lo largo de la costa del Pacífico. Figura 4 también muestra un esqueleto filogenético de las principales ramas C1b en la cronología de América contexto. El patrón observado de la variación geográfica es compatible con el siguiente escenario amplio de migración para los transportistas C1b: (i) temprana y rápida propagación de C1b en todo el continente americano completo durante el período de la colonización continental inicial; (Ii) el aislamiento importante población de la Mesoamérica y los acervos genéticos de América del Sur durante largos períodos, como se indica por la presencia de clados muy antiguas y muy jóvenes que se encuentran exclusivamente en cada una de estas dos regiones sub-continentales; y (iii) el intercambio de genes esporádicos entre ambas regiones sub-continental, como lo sugiere la existencia de unos clados que están presentes hoy en Mesoamérica y América del Sur; estos clados tienen edades entre los 15 kya (C1b3) a 2 kya (C1b2) hace. Las principales civilizaciones americanas antiguas, como los mayas y los incas, podrían haber contribuido al flujo de genes entre las principales regiones continentales 24.


Figura 4. (A)  filogenia ML y TMRCA de los principales clados C1b analizados en el presente estudio y la cronología de América (LGM: Ultimo Máximo Glacial). (B) Distribución espacial frecuencia del haplogrupo C1b. El mapa fue construido como se indica en la Figura 2 y en base a información de la región de control. Tenga en cuenta que hay dos picos principales de frecuencias C1b haplogrupo, uno centrado en México y otra en Perú. Además, hay un tercer pico en Puerto Rico (n  = 23); esta alta frecuencia en los proyectos de la isla más al noreste de América del Sur (es decir, Venezuela y el norte de Brasil), donde en la realidad C1b está prácticamente ausente. El mapa fue construido usando un mapa en blanco basado en las coordenadas GPS y la saga v. 2.1.1 (véase métodos).

El haplotipo de la momia inca pertenece a un nuevo clado que se ramifica desde la raíz del haplogrupo C1b, proporcionando así un apoyo adicional a la autenticidad del haplotipo (véase la sección M & M). Este nuevo clado, C1b i (donde "i" significa 'Inca'), dispone de 10 mutaciones privadas (Tabla 1). Todas las mutaciones privadas fueron revisadas ​​con mucho cuidado y replicados en el análisis de secuencia de confirmación. Aunque no hay manera de fecha C1bi utilizando sólo una mitogenome, el importe de la variación acumulada en el haplotipo de la momia es compatible con una edad avanzada, por lo menos tan antigua como otras ramas viejas dentro C1b que se han acumulado una cantidad similar de variación. Figura S2 muestra el número de mutaciones acumuladas desde la raíz del haplogrupo C1b a todos los consejos de la filogenia (Figura S1) y su frecuencia relativa; las diez mutaciones observadas en el otoño de la sucursal de la momia dentro de los valores esperados. El HVS-1 con motivos (Tabla 3) se utilizó para la búsqueda de los miembros de C1bi en las bases de datos de haplotipos comunes (> 170.000 secuencias de ADNmt parciales). Sólo cuatro muestras pertenecientes a C1b comparten la transición en la posición 16124 (Tabla 3; Fig. 2). Una tentativa de citas puede llevarse a cabo utilizando estos pocos haplotipos región de control que caen dentro de C1b i (Tabla 3). El TMRCA estimada a partir de estos haplotipos (basados ​​en ρ) es 14,3 (5,0-24,0) kya, lo cual es consistente con la sugerencia de que C1b i constituye un viejo clado. Al mismo tiempo, los patrones filogeográficos de C1b i controlan haplotipos región apuntan a una distribución de este linaje restringida a Sudamérica. Por otra parte, estos patrones se adaptan bien a la máxima extensión del Imperio Inca alrededor de 1525, cuando el mandato de Huayna Cápac (undécimo "Sapa" terminó del Imperio Inca). Dentro C1b, hay un sub-clado diferente que muestra características muy similares a C1B i, es decir, C1b13. El TMRCA de esta sub-clado es 11,8 (8,6-15,1) kya; es prácticamente ausente de Norte-América Central y su ubicación geográfica se centra principalmente en Chile. C1b13 muy probablemente surgió en la región Cono Sur y diferenciado a nivel local poco después de la llegada humana, durante el proceso de tribalización y diferenciación lingüística25. La distribución geográfica de C1b13 también encaja bien con la expansión de la civilización Inca en los territorios del norte de Chile, aunque su edad es mucho mayor, lo que sugiere que tal vez sólo algunos (todavía un-muestreados) sub-linajes de C1b i podrían estar relacionados con línea de tiempo de los incas (como ocurre con otros sub-clados C1b; Fig. 4).

Tabla 3: Los haplotipos que están estrechamente relacionados con, o pertenecen, C1b i clado.
Ref .: [1]: Barbieri. Et al 50. [2]: Kemp et al. 15. [3]: batai et al. 51. [4]: Taboada-Echalar. Et al 52.
En conclusión, los patrones filogenéticos de C1bi apuntan a un origen geográfico en el lado andino del subcontinente sudamericano aproximadamente 14 kya. El haplotipo encontrado en el niño Inca desde el Cerro Aconcagua, interpretado a la luz de la variación de hoy en día en América del Sur y, junto con los diferentes hallazgos arqueológicos y antropológicos, es compatible con la existencia de movimientos demográficos a lo largo de la costa del Pacífico en el período Inca. El hecho de que C1b i es muy poco común en las poblaciones actuales de América del Sur podría explicarse por el muestreo insuficiente de las poblaciones modernas (aunque las bases de datos de haplotipos actuales de mitogenomes y secuencias de ADNmt parciales son muy grandes). Alternativamente, esta rareza podría reflejar cambios importantes en el acervo genético de América del Sur desde el período de la civilización Inca. Nuevas investigaciones sobre las poblaciones de América del Sur modernos y antiguos, de preferencia basado en la secuenciación de mitogenomes a un nivel de población, probablemente permitirá una mejor comprensión del linaje materno observado en la momia y la demografía de los Incas.

Material y métodos

La extracción de ADN de la momia y cuantificación.

Un pulmón diseccionado de niño del Aconcagua se utilizó para la extracción de ADN (Fig. 1). El tiempo de post-mortem fue de aproximadamente 500 años de acuerdo a la información antropológica e histórica obtenida 1. El pulmón se conservó a -20 ° C, ya que fue exhumado en 1985.

Todos los protocolos de ADN se llevaron a cabo en los laboratorios dedicados especialmente diseñados para la extracción de ADN de muestras envejecidas con instalaciones para minimizar el riesgo de contaminación, siguiendo las recomendaciones ISFG26. Los operadores utilizan los equipos necesarios para evitar la contaminación de las muestras en cada paso del análisis (traje de cuerpo completo estéril, guantes, protector facial, etc). Plástico-ware utilizado fue libre de ADN, autoclave y UV irradia como una precaución adicional. Todas las etapas se llevaron a cabo en cabinas de flujo laminar. Blancos de reactivos que acompañan el procedimiento de extracción fueron procesados ​​y comprobados para la contaminación.

El uso de un bisturí y pinzas estériles, una pieza interior de la muestra de tejido del pulmón se extrajo y se coloca más dentro de una caja de Petri estéril desechable. Todas las superficies exteriores se descartaron para evitar la contaminación de ADN contemporánea. Por lo tanto, una pieza de 350 mg de tejido pulmonar, se obtuvo marrones signos de colores y mostrando de deshidratación y se coloca dentro de un tubo estéril de 50 ml. Los detalles sobre el protocolo de extracción se proporcionan en los datos de texto suplementario S1.

El extracto de ADN se cuantificó usando el kit de ADN humano AB QuantifilerTM Cuantificación con el sistema de PCR en tiempo real 7500 de acuerdo con el protocolo del fabricante. Con base en los resultados de la cuantificación, la muestra se diluyó para región de control del ADNmt amplificación por PCR.

La amplificación del ADN mitocondrial y secuenciación

La secuenciación de la región de control de la momia ADNmt se llevó a cabo en los dos laboratorios que participan en el presente estudio. Todas las reacciones de PCR incluyó un control negativo, así como ADN de control 9947A. Un mínimo de dos amplificaciones se realizaron en el extracto de ADN. Replicar análisis de los mismos extractos se llevó a cabo para proporcionar control duplicado secuencia de la región consenso. No hubo evidencia de contaminación en los espacios en blanco de reactivos o controles de PCR negativos (Figura S3).

Para las reacciones de amplificación y secuenciación se utilizaron los siguientes pares de cebadores para la región de control: 15967F-16429R, 16268F-186R, 430R-6F, 350F-639R en el laboratorio argentino y 15997F-16401R, 16380F-17R, 16555F-408H, 332F- 599H en el laboratorio español. El genoma completo se secuenció usando los cebadores descritos por Kivisild et al. 27 y siguientes protocolos previamente descrito 28. Las condiciones de PCR fueron descritos anteriormente 29, 30.

Todos los productos de PCR obtenidos se comprobaron mediante electroforesis en gel de agarosa. Para la purificación de PCR amplificado, se utilizó productos EXOSAPit.

Las reacciones de secuenciación se realizaron utilizando kit de secuenciación BDTv3.1 (Applied Biosystems) utilizando 3 l de PCR plantilla de producto purificado. Centrisep columnas y placas EdgeBio Performa® DTR V3 96 pocillos fueron el método de purificación de secuenciación. La electroforesis capilar se realizó en un ABI Prims 3130 en el laboratorio argentino y ABI 3730 Genetic Analyzer (Life Technologies, CA, EE.UU.) en el laboratorio español. Software de análisis de secuenciación de 5,2 se utilizó para el análisis de secuenciación de calidad. Edición de secuencias se realizó mediante el uso de Sequencher (Ann Arbor, MI, EE.UU.) en el laboratorio argentino y SeqScape (AB) en el laboratorio español; las secuencias obtenidas fueron analizadas contra los rCRS (revisado Cambridge Secuencia de Referencia). A posteriori calidad secuencia fue evaluado siguiendo los métodos descritos anteriormente 31, 32.

La región de control del ADNmt se obtuvo por dos laboratorios independientes de Argentina (Córdoba) y España (Santiago de Compostela). Una comparación prueba a ciegas de los resultados de la secuenciación se llevó a cabo: los resultados fueron transversal comparación y combinar por completo. El ADN de la momia estaba bien conservado, como se indica indirectamente por la buena calidad de los resultados de la secuenciación obtenidos en ambos laboratorios.

El ADNmt de todos los operadores de laboratorio fue secuenciado con el fin de facilitar la identificación de la posible contaminación de fuentes biológicas.

La Tabla 1 muestra la variación total observada en el haplotipo de la momia. Tenga en cuenta que la alineación de la haplotipo encontrado en la momia muestra variabilidad de la longitud en el segmento de HVS-II, y esta alineación permite varias nomenclaturas tales como (i) 56 56 T + C y (ii) 56 T 57 60 + T. Aunque la primera opción parece más parsimoniosa, la segunda opción se ajusta mejor a la filogenia mundial 26.

Examen de las cuestiones de contaminación

Estudios anteriores sobre ADN antiguo asumieron que una cierta cantidad de contaminación es inevitable, incluso en ejemplares antiguos que fueron excavados siguiendo protocolos específicos que prestan especial atención a la cuestión de la contaminación 10, 33. También es bien sabido que el impacto de la contaminación es altamente dependiente del grado de conservación del ADN original 34. El caso de la momia inca es diferente de la mayoría de los estudios previos sobre ADN antiguo, y tiene algunas similitudes con el tirolés Iceman 10 en términos de preservación con la ventaja adicional de la momia inca siendo mucho más joven que la tirolesa Iceman. De este modo, la muestra analizada en el presente estudio es un cuerpo humano momificado que fue sometido a un proceso de congelación y desecación espontánea y se conservó a una temperatura muy baja. Varias líneas de evidencia sugieren una muy buena conservación del ADN endógeno de la momia: La momia fue casi completamente enterrada en el momento de su descubrimiento. Se trasladó directamente a un congelador y se mantuvo congelado todo el tiempo hasta la extracción de ADN. La extracción de tejido pulmonar se realizó en una sala de operaciones en condiciones completamente estériles. Con el fin de evitar una mayor contaminación potencial, una porción interior de la pieza de pulmón fue tomada para la extracción de ADN en un laboratorio dedicado.

Toda su región de control del ADNmt haplotipo se obtuvo por dos laboratorios independientes. Los resultados se compararon-cruz y coinciden completamente.

Se obtuvo el ADN mitocondrial de todos los operadores y cotejará con el haplotipo de la momia (Suplementario de datos Tabla S2). Estos haplotipos fueron filogenéticamente incompatibles con el mismo haplogrupo observado en haplotipo de la momia.

La variación observada en la momia encaja perfectamente con la filogenia nativo americano esperado, y por lo tanto no hay ninguna indicación de artefactos de secuencia 31, 35. Por otra parte, las características filogenéticas de las mutaciones observadas privadas no consistentemente apuntan a la presencia de haplotipos de contaminantes y la recombinación artificial 36, 37, 38.

Múltiples heteroplasmies no son comunes y con frecuencia apuntan a problemas de secuenciación 31. No se detectaron heteroplasmies puntuales en las secuencias de la momia.

Haplotipo de la momia tiene 10 mutaciones en la parte superior del de la raíz C1b. El hecho de que este haplotipo identifica un nuevo linaje que no cae dentro de las principales sub-clados existentes del C1b y la filogenia mundial nativo americano (representado por 201 y> 1.200 mitogenomes completos, respectivamente), añade soporte adicional a la autenticidad de la secuencia de 10. Hay sólo unos pocos haplotipos región de control que se ajustan con motivo de haplotipos de la momia (n  = 6 a partir de una base de datos estadounidense de más de 170.000 haplotipos), lo que indica que este haplogrupo es al menos muy poco frecuente en las poblaciones actuales y, por tanto, muy poco probable para aparecer como contaminante en nuestro análisis 10.

Las 10 mutaciones que caracterizan C1bi son privadas dentro C1b haplogrupo, pero sólo el T662C transición no se ha observado previamente en las bases de datos y búsquedas en Internet (ejecutados como en 39) llevado a cabo en la variación del ADNmt en todo el mundo.

La cantidad de variantes acumulados en este haplotipo con respecto a lo que se observa para los muchos clados C1b también cae dentro del rango esperado como puede estimarse a partir de la filogenia (Suplementario de datos Figura S2).

El análisis estadístico

Árboles de máxima parsimonia fueron construidos para mitogenomes C1b. La figura 2 muestra el esqueleto de C1b filogenia. TMRCA de esta filogenia mitogenome se calculó utilizando un procedimiento de máxima verosimilitud (ML) de acuerdo con Phylotree 16 filogenia (Tabla 2). Para este propósito, el software PAML 4,4 40 se utilizó suponiendo que el modelo de mutación HKY85 (ignorando indeles, según la práctica común) y el uso de las tasas de gamma-distribuido (aproximado por una distribución discreta con 32 categorías) y tres particiones: HVS-I (posiciones 16051-16400), HVS-II (posiciones 68 a 263), y el resto. El TMRCA de mitogenomes enteras y C1b i controlan secuencias de la región (Fig. 2) también se calculó utilizando la distancia promedio (ρ) de todos los haplotipos de un clado al respectivo haplotipo raíz. Esto se hizo (i) el uso de toda la variación observada en mitogenomes, y (ii) teniendo en cuenta las mutaciones sólo es sinónimo. Una estimación heurística del error estándar (σ) se calculó a partir una estimación de la genealogía 41. Todos los cálculos TMRCA se obtuvieron utilizando la totalidad de los genomas de ADN mitocondrial, pero excluyendo las mutaciones hotspot como 16182C, 16183C y 16519. El "estrella-semejanza 'de los árboles se midió utilizando el índice estrella ρ / n × σ 2; este índice puede tomar valores entre 1 / n (haplotipo único que representa n ADNmts) y 1 (filogenia estrella perfecta) 19, 42.
Ambos métodos, ML y ρ, produjeron edades de divergencia muy similares (Tabla 2). Hubo comportamientos anómalos en las fechas obtenidas para algunos sub-clados (por ejemplo C1b1, C1b3; Tabla 2); lo que podría explicarse por el bajo / sobrerrepresentación de algunos sub-clado en la filogenia (de una manera similar a la que se observó para haplogrupo A2w1 en Söchtig et al. 24) y / o porque la estrella-semejanza de algunas ramas es muy baja (C1b1, C1b2, etc). Por otra parte, las edades calculan utilizando ρ no tienen sentido filogenético para algunas sub-haplogrupos; por ejemplo, la edad de C1b1 usando sinónimo mutaciones es más antiguo que la edad de todo el haplogrupo C1b. En general, las edades obtenidas utilizando ML parecen ser más consistentes y estos fueron los utilizados para la discusión a lo largo del texto con la excepción de las edades coalescentes computadas en la región de control para el que sólo rho se obtuvieron estimaciones.

Distancias mutacionales se convirtieron en años utilizando la tasa corregida evolutiva (y la calculadora) a partir de Soares et al. 43, a saber, para la molécula entera (1.16649 × 10 -8 sustituciones por nucleótido por año o una mutación cada 3624 años) y para la región de control (HVS-I: 1,64273 × 10 -7; HVS-II: 2.2964 × 10 -7). Las desviaciones estándar de las estimaciones de edad se observan como SD todo el texto.

Parcelas horizonte Bayesiano 44 (BSP) se obtuvieron mediante el software v1.8 BESTIA 45 para las secuencias C1b completas usando (i) un reloj molecular relajado (lognormal de distribución a través de las ramas y no correlacionados entre ellos) 46, y (ii) el modelo HKY de sustituciones de nucleótidos con tasas de gamma-distribuido. Ancestrales árboles de genes para cada región se infiere utilizando un modelo de sustitución de GTR. Cada muestra MCMC se basó en un plazo de 100 millones de generaciones, con muestras dibujado cada 20.000 pasos MCMC, después de una quemadura-en de 10.000.000 pasos descartado. BSP se visualizaron utilizando trazador v.1.6 47. Se utilizó una estricta reloj molecular con una tasa de mutación de 1,16649 × 10 -8 sustitución / sitio / año para toda la mitogenome 43. Se utilizó un tiempo de generación de 25 años, como en Fagundes et al. 48.

Búsquedas filogeográficos de haplotipos de ADNmt se llevaron a cabo en una base de datos interna que contiene> 27.000 mitogenomes y> 170.000 (principalmente HVS-I) secuencias de ADN mitocondrial parciales. Búsquedas adicionales se llevaron a cabo en EMPOP (http://empop.org), FamilyTree (https://familysearch.org/), Mitosearch (http://www.mitosearch.org), y el Sorenson (http: // www.smgf.org/) bases de datos.

La representación geográfica de mitogenomes C1b se llevó a cabo usando SAGA v. 2.1.1 (http://www.saga-gis.org/). Se utilizó el método Kriging ordinario para interpolar haplogrupo frecuencias.

Referencias

1.Schobinger, J., Los Santuarios de Altura incaicos y el Aconcagua: Aspectos generales e interpretativos. (Relaciones de la Sociedad Argentina de Antropología XXIV, Buenos Aires, Argentina, 1999).
2.Ceruti, C. Los cuerpos humanos como objetos de dedicación en Inca santuarios de montaña (Argentina noroccidental). Mundial archaeol 36 (1), 103 (2004).
3.Andrushkom VA et al. La investigación de un evento de sacrificio de niños desde el corazón Inca. J archaeol Sci 38 (2), 323 (2011).
4. Wilson, AS et al. Arqueológico, radiológicos y pruebas biológicas oferta penetración en Inca el sacrificio de niños. Proc Natl Acad Sci EE.UU. 110 (33), 13.322 (2013).
5. Lazaridis, I. et al. Genomas humanos antiguos sugieren tres poblaciones ancestrales de hoy en día los europeos. Naturaleza 513 (7518), 409 (2014).
6. Schroeder, H. et al. Genoma en todo el linaje de siglo 17 esclavos africanos desde el Caribe. Proc Natl Acad Sci EE.UU. 112 (12), 3669 (2015).
7.  Olalde, I. et al. Derivado alelos pigmentación inmunológica y ancestral en  7000 años de edad del Mesolítico europeo. Naturaleza 507 (7491), 225 (2014).
8. Verde, RE et al. Un borrador de la secuencia del genoma del Neandertal. Ciencia trescientas veintiocho (5979), 710 (2010).
9. Monsalve, MV et al. Breve comunicación: análisis molecular de los restos antiguos Kwaday Dan Ts'finchi que se encuentran en un glaciar en Canadá. Am J Phys Anthropol 119 (3), 288 (2002).
10. Ermini, L. et al. Secuencia del genoma mitocondrial completo de la tirolesa Iceman. Curr Biol 18 (21), 1687 (2008).
11. Kuch, M. et al. Un análisis preliminar de la DNA y la dieta del Beothuk extinta: un enfoque sistemático para la antigua ADN humano. Am J Phys Anthropol 132 (4), 594 (2007).
12. Hawass, Z. et al. Revisando la conspiración del harén y la muerte de Ramsés III: antropológica, forense, radiológicos y estudio genético. BMJ 345, e8268 (2012).
13.Khairat, R. et al. Las primeras ideas sobre el metagenoma de momias egipcias utilizando secuenciación de próxima generación. Diario de genética aplicada 54 (3), 309 (2013).
14.Kemp, BM et al. El análisis genético del Holoceno temprano restos óseos de Alaska y sus implicaciones para la solución de las Américas. Am J Phys Anthropol 132 (4), 605 (2007).
15.Kemp, BM, Tung, TA y Summar, ML continuidad genética después de la caída del imperio Wari: perfiles de ADN mitocondrial de Wari y poblaciones de correos-Wari en los antiguos Andes. Am J Phys Anthropol 140 (1), 80 (2009).
16. Wilson, AS et al. Isótopo estable y las pruebas de ADN para las secuencias rituales en Inca el sacrificio de niños. Proc Natl Acad Sci EE.UU. 104 (42), 16.456 (2007).
17. Andrews, RM et al. Reanálisis y revisión de la secuencia de referencia de Cambridge para el ADN mitocondrial humano. Nat. Genet. 23 (2), 147 (1999).
18. Bodner, M. et al. Propagación costera rápido de primeros americanos: Nuevos conocimientos de Cono Sur genomas mitocondriales de América del Sur. Genome Res 22 (5), 811 (2012).
19. Achilli, A. et al. La filogenia de los cuatro haplogrupos panamericanas ADNmt: implicaciones para los estudios evolutivos y enfermedades. PLoS One 3 (3), e1764 (2008).
20. Tamm, E. et al. Paralización Beringia y la propagación de los fundadores de nativos americanos. PLoS ONE 2 (9), e829 (2007).
21.Perego, UA. Et al El poblamiento inicial de las Américas: un número cada vez mayor de la fundación de los genomas mitocondriales de Beringia. Genome Res 20 (9), 1174 (2010).
22. Reich, D. et al. La reconstrucción de la historia del nativo población estadounidense. Naturaleza cuatrocientos ochenta y ocho (7411), 370 (2012).
23. Perego, UA et al. Distintivos rutas migratorias Paleo-indios de Beringia marcados por dos haplogrupos de ADN mitocondrial raros. Curr. Biol. 19 (1), 1 (2009).
24. Söchtig, J. et al. Conocimientos genómicos en la etnohistoria de los mayas y los "ladinos" de Guatemala. BMC Genomics 16 (1), 131 (2015).
25. de Saint Pierre, M. et al. Llegada de los paleo-indios para el cono sur de América del Sur: nuevas pistas de mitogenomes. PLoS One 7 (12), e51311 (2012).
26. Parson, W. et al. Comisión de ADN de la Sociedad Internacional de Genética Forense: Directrices revisadas y ampliadas para la tipificación del ADN mitocondrial. Forensic Sci. Int. Genet. 13C, 134 (2014).
27. Kivisild, T. et al. El papel de la selección en la evolución de los genomas mitocondriales humanos. Genética 172 (1), 373 (2006).
28. Brisighelli, F. et al. La línea de tiempo de los Etruscos: Una conexión de Anatolia reciente. Eur J. Hum. Genet. 17 (5), 693 (2009).
29. Cerezo, M. et al. Alta estabilidad del ADN mitocondrial en Leucemia Linfática Crónica. PLoS One 4 (11), e7902 (2009).
30. Cerezo, M. et al. La reconstrucción de los antiguos vínculos de ADN mitocondrial entre África y Europa. Genome Res 22 (5), 821 (2012).
31. Salas, A. et al. Una guía práctica para la prevención de errores del ADN mitocondrial en clínicas, forenses, y la genética de poblaciones. Biochem. Biophys. Res. . Commun 335 (3), 891 (2005).
32. Bandelt, H. -J. Y Salas, A. Contaminación y muestra de confusión puede explicar mejor algunos patrones de inestabilidades de ADNmt en las células bucales y el carcinoma oral de células escamosas. BMC Cáncer 9 (1), 113 (2009).
33. Melchor, L. et al. Haplogrupos de ADNmt Raras y las diferencias genéticas en las aldeas de Hierro-Edad daneses ricos y pobres. Am J Phys Anthropol 135 (2), 206 (2008).
34. Pääbo, S. ADN antiguo: la extracción, la caracterización, la clonación molecular, y la amplificación enzimática. Proc Natl Acad Sci EE.UU. 86 (6), 1939 (1989).
35. Salas, A.,. Bandelt, H. -J, Macaulay, V. y Richards, MB investigaciones filogeográficos: El papel de los árboles en genética forense. Forensic Sci. Int. 168 (1), 1 (2007).
36. Bandelt, HJ, Salas, R. y Lutz-Bonengel, S. recombinación artificial en las bases de datos forenses de población ADNmt. Int. J. Med legal. 118 (5), 267 (2004).
37. Kong, Q. -P. Et al. Destilación recombinantes artificiales de grandes conjuntos de genomas completos de ADNmt. PLoS One 3 (8), E3016 (2008).
38. Bandelt, H. -J., Salas, A. y Bravi, CM Problemas en la base de datos del FBI ADNmt. Ciencia 305 (5689), 1402 (2004).
39. Bandelt, H. -J., Salas, A., Taylor, RW y Yao, Y. -G. El estado exagerado de "novela" y "patógenos" secuencia de ADNmt variantes debido a las búsquedas de bases de datos inadecuados. Hum Mutat 30 (2) , 191 (2009).
40. Yang, Z. PAML: un paquete de programas para el análisis filogenético de máxima verosimilitud. Aplicaciones informáticas en las biociencias: CABIOS 13 (5), 555 (1997).
41. Saillard, J. et al. ADNmt variación entre los esquimales de Groenlandia: el borde de la expansión de Beringia. Am. J. Hum. Genet. 67 (3), 718 (2000).
42. Slatkin, M. genealogías de genes dentro de las clases alélicas mutantes. Genética 143 (1), 579 (1996).
43. Soares, P. et al. Corregir la depuración de selección: un mejor reloj molecular mitocondrial humano. Am. J. Hum. Genet. 84 (6), 740 (2009).
44. Drummond, AJ, Rambaut, A., Shapiro, B. y Pybus, OG bayesiano de inferencia coalescente de la dinámica de poblaciones pasadas a partir de secuencias moleculares. Mol Biol Evol 22 (5), 1185 (2005).
45. Drummond, AJ y Rambaut, A. BESTIA: análisis evolutivo bayesiano de árboles de muestreo. BMC Evolutionary Biology, 7, 214 (2007).
46. Drummond, AJ, Ho, SY, Phillips, MJ y Rambaut, A. filogenética Relajado y fechar con confianza. PLoS Biol 4 (5), E88 (2006).
47. Drummond, AJ, Suchard, MA, Xie, D. y Rambaut, A. filogenética bayesiana con Beauti y la Bestia 1.7. Mol Biol Evol 29 (8), 1969 (2012).
48. Fagundes, NJ et al. Genómica poblacional mitocondriales soporta un solo origen pre-Clovis con una ruta costera para el poblamiento de las Américas. Am. J. Hum. Genet. 82 (3), 583 (2008).
49. Schobinger, J. et al. El santuario incaico del Cerro Aconcagua. (Ediunc, Universidad Nacional de Cuyo, Mendoza, Argentina, 2001).
50. Barbieri, C. et al. Entre los Andes y el Amazonas: el perfil genético de la de habla Arawak Yanesha. Am J Phys Anthropol 155 (4), 600 (2014).
51. Batai, K. y Williams, SR variación mitocondrial entre los aymara y las firmas de expansión de la población en los Andes centrales. Am J Hum Biol 26 (3), 321 (2014).
52. Taboada-Echalar, P. et al. La herencia genética de la época pre-colonial en bolivianos contemporáneos. PLoS One 8 (3), e58980 (2013).

No hay comentarios: