El genoma complet d’un individu que va viure en l’Imperi Antic d’Egipte

Paleogenòmica: Els laboratoris d’arqueogenètica de Pontus Skoglund i de Linus Girland Flink han aconseguit la reconstrucció del genoma complet d’un individu que va viure en el període de l’Imperi Antic d’Egipte, tal com expliquen en un article publicat a Nature, amb Adeline Morez Jacobs com a primera autora. Cal recordar que fins ara hom no havia aconseguit el genoma complet de cap ésser humà que hagués viscut a l’antic Egipte, és a dir a l’Egipte del període comprès entre el 3150 a.C. i l’any 30 a.C. Les condicions climàtiques fan poc avinent la preservació de l’ADN. Jacobs et al. pensen que genomes complets d’aquesta civilització poden ajudar a entendre la interconnectivitat regional de l’època. En aquest article es presenten un genoma complet amb un grau de cobertura de 2× corresponent a un home adult soterrat a Nuwayrat (نويرات), a l’Alt Egipte. El radiocarboni indica que aquesta tomba seria del període 2855-2570 a.C., és a dir uns pocs segles després de la unificació de l’Alt i del Baix Egipte, corresponent a allò que els historiadors denominen primer període dinàstic i regne antic d’Egipte. Aquest cos fou soterrat en un pot ceràmic en una tomba tallada a la roca, la qual cosa hauria ajudat a la preservació d’ADN. La majoria del seu genoma es correspon a una ascendència neolítica nord-africana, però vora un 20% es correspondria a l’orient del Creixent Fèrtil, és a dir Mesopotàmia i regions veïnes. Aquesta afinitat genètica és semblant a l’observada en genomes d’Anatòlia i Pròxim Orient del Neolític i de l’Edat de Bronze. Jacobs et al. són conscients que cal conèixer més genomes per entendre la diversitat dels primers egipcis, però les dades d’aquest ja indiquen que els contactes entre Egipte i Mesopotàmia no es limitaren a objectes i imatges (dels quals hi ha testimoni arqueològic en forma d’animals i plantes domèstics, sistemes d’escriptura, etc.) sinó també una forma de migració humana, si més no des de Mesopotàmia a Egipte.

El genoma antic NUE001 es correspon a un individu que va rebre sepultura a Nuwayrat dins d’un pot de ceràmica. Les dades de radiocarboni indiquen que va viure en algun moment del període del 2855-2570 a.C.

La paleogenòmica de l’Antic Egipte

Els egiptòlegs ens diuen que la civilització dinàstica d’Egipte romangué durant milers d’anys, aproximadament entre el 3150 a.C. (sorgiment de la primera dinastia) fins el 30 a.C. (final de la dinastia ptolemaica i incorporació a l’Imperi Romà). L’Antic Egipte ens impressiona per l’arquitectura monumental, per la tecnologia sofisticada, per l’estabilitat relativa dels sistemes de creences, etc. Tenim la impressió que és la civilització humana que més ha perdurat en el temps: més de tres mil·lennis.

La Dinastia I d’Egipte es defineix per l’assoliment de la unificació política del Baix Egipte (nord) i de l’Alt Egipte (sud), que tingué lloc a final del IV mil·lenni a.C. L’Antic Regne d’Egipte es defineix com el període situat entre els anys 2686 a.C. i 2125 a.C. Durant aquests cinc segles llargs, Egipte conegué considerables avenços, reflectits en la construcció del primer complex de piràmide esglaonada del rei Djoser, i en la Gran Piràmide de Giza del rei Khufu. Hom ha assumit que la població de l’Antic Regne d’Egipte era essencialment local o autòctona, amb una aportació limitada de les regions veïnes. Ara bé, les dades arqueològiques indiquen que hi havia importants connexions comercials dins del marc del Creixent Fèrtil, és a dir els països que envolten i inclouen Egipte i Mesopotàmia, ja des del VI mil·lenni a.C. Possiblement ja abans, durant l’anomenada revolució neolítica (domesticació d’animals i plantes), s’articulà aquest espai. A final del IV mil·lenni a.C., amb el creixement de la civilització sumèria a Mesopotàmia el bescanvi cultural continuà a desenvolupar-se. És en aquest darrer període on fan aparició a Egipte innovacions com el torn ceràmic. Les primeres evidències d’escriptura jeroglífica es troben en peces d’ivori de la tomba U-j d’Abidos, datades entre el 3320 i el 3150 a.C.

La bioarqueologia té molt a dir-nos sobre l’antic Egipte. Els estudis de morfologia dental han remarcat la relació dels antics egipcis amb les poblacions de l’Àfrica del Nord i de l’Àsia Occidental. En termes de paleogenòmica, però, no hi ha hagut gaire fortuna. Les primeres tecnologies d’ADN antic foren assajades en restes de l’antic Egipte, però sense èxit. Hom assumí que les condicions climàtiques regionals eren enemigues de la preservació de l’ADN. Tot i amb tot, en el 2017 es publicaren dades d’ADN nuclear de tres individus d’Abusir el-Meleq, que haurien viscut en el període tardà (787-23 a.C.). Ara bé, no es tracta d’un genoma complet, sinó més aviat d’un genotipatge de 90.000 a 400.000 dianes genètiques.

En imaginar-nos l’Antic Egipte som en deute encara amb les escoles històriques del període tardà, que coneixem bàsicament per les referències que Flavi Josep fa de l’historiador egipci Manetó. D’ells derivem la llista d’una trentena de dinasties. Els egiptòlegs moderns les han agrupades en un esquema de períodes estables i de períodes inestables o intermedis. Així, hom parla de tres períodes intermedis, marcats per guerres de gran abast, per l’ocupació de governants estrangers i/o per col·lapse polític intern. Cal pensar que en aquests períodes intermedis es visqueren alteracions de l’estructura genètica de la població egípcia. Per això és valuós disposar del genoma complet anterior al ‘primer període intermedi’, que ens presenten Jacobs et al.

Es tracta d’una seqüència genòmica completa amb un grau de cobertura de 2,02, obtinguda de restes d’un individu recuperar d’una necròpolis de Nuerat (Nuwayrat).

L’individu NUE001

Nuwayrat se situa prop de la localitat de Beni Hasan, a uns 265 km al sud de l’actual capital, Cairo. La datació per radiocarboni indica que les restes esquelètiques NUE001 procediren de l’interval 2855-2570 a.C., amb una probabilitat del 95,4%. Aquesta forquilla cobreix part del període Dinàstic Inicial i del període del Regne Antic. Els arqueòlegs, atenent a la cultura material i a les pràctiques funeràries d’aquesta necròpoli, s’inclinen per una datació entre la III i la IV Dinastia, ja de ple en el Regne Antic.

El cos NUE001 fou dipositat en un gran vas ceràmic dins d’una tomba tallada a la roca. Observacions en els cementiris reials del Primer Període Dinàstic i del Regne Antic de prop de la ciutat de Memfis, conviden a pensar que aquest tractament funerari era reservat habitualment a individus de classe social alta.

Les dades genòmiques de NUE001 indicarien uns possibles trets fenotípics, amb tota la reserva que calgui per la manca d’estudi d’aquesta població: ulls bruns, cabells bruns, pell fosca o negra. La dotació cromosòmica sexual era XY, coincident amb un trets esquelètics masculins. L’examen osteològic indicaria una alçada d’entre 157,4 i 160,5 cm. Va morir a una edat d’entre 44 i 64 anys, més probablement cap a aquest darrer extrem, cosa que es pot considerar una edat avançada per l’època. Aquesta edat avançada es manifesta en unes dents gastades, en osteoartritis en moltes articulacions i vèrtebres. Indicadors d’estrès suggereixen que va viure sota un període extens de treball físic, cosa que contrasta amb el tractament funerari referit. Podria haver estat un terrissaire.

Les dades genòmiques lliguen bé amb els trets morfològics dentals i les mesures cranianes.

En l’esmalt i en la col·làgena del segon molar inferior esquerra s’han fet anàlisis multi-isotòpiques (δ13C, δ15N, δ18O and 87Sr/86Sr). Això pot ajudar a entendre la dieta que feia de petit o el seu origen geogràfic. Les dades isotòpiques indicarien que va créixer en el clima càlid i eixut de la Vall del Nil. En la infantesa seguí una alimentació omnívora, basada en proteïnes d’animals terrestres i de plantes (blat, ordi). Aquesta dieta era la típica de l’Antic Egipte fins al període còptic. Els valors de δ15N suggereixen un consum d’aliments produïts en camps adobats i/o la inclusió de peixos del Nil.

La seqüenciació genòmica

Es prepararen set extractes de ciment enriquit en ADN en genoteques de seqüenciació d’ADN monocatenari, rastrejat en una plataforma Illumina. Cinc d’aquestes genoteques mostraven patrons de degradació típics d’ADN antic: alta taxa de substitucions citosina-a-timina. Les altres dues genoteques fores descartades per indicis de contaminació elevada.

Les genoteques Y11475 i T11477 foren seqüenciades addicionalment en Illumina NovaSeq 6000 i NovaSeq X, obtenint-ne 8300 milions de 2 x 100 parells llegits.

El genoma resultant, NUE001, fou fusionat amb els 3233 genomes d’individus actuals de Human Origins Array i amb 805 d’individus antics. L’anàlisi de components principals indica que NUE001 se situa dins de persones actuals del nord d’Àfrica i de l’oest d’Àsia. NUE001 pertany a l’haplogrup mitocondrial I/N1a1b2 i l’haplogrup del cromosoma Y E1b1b1b2b~: aquests haplogrups són els més comuns en l’actualitat a l’Àfrica del Nord i a l’Àsia de l’Oest. L’examen d’homozigositat sobre regions de més de 4 centimorgans indica que NUE001 no presenta cap consanguinitat recent en la seva ascendència.

L’ascendència de NUE001

El marc qpAdm considera diferents poblacions humanes. Jacobs et al. tenen en compte un conjunt de 13 poblacions, incloent-hi les etapes neolítica i calcolítica de l’Àsia Occidental Neolítica, l’Àfrica del Nord i la Regió Mediterrània. Això resulta en NUE001 en la barreja següent:
- 77,6 ± 3,8% del neolític mitjà nord-africà, representat pel jaciment marroquí de Skhirat-Rouazi del 4780-4230 a.C.
- 22,4 ± 3,8% del neolític mesopotàmic de 9000-8000 a.C.

Altres models indiquen una tercera aportació (4,7 ± 8,2%) del Llevant neolític/calcolític.

Les dades corroboren la continuïtat entre la població neolítica egípcia i la població del Primer Període Dinàstic/Regne Antic que ja ens comunica la cultura material i les anàlisis bioarqueològiques. Ara bé, també hi hauria hagut una aportació atribuïbles a una immigració a Egipte procedent de l’Àsia Occidental. Jacobs et al. consideren que cal encara disposar de més estudis d’ADN antic del període neolític de l’Àfrica del Nord per arribar a hipòtesis més detallades.

Jacobs et al. han estudiat la relació entre NUE001 i els genotips d’Abusir-el Meleq del tercer període intermedi (787-544 a.C.). Tenen en compte ara nou poblacions de l’Àfrica del Nord, Àsia Occidental i Grècia. La continuïtat entre els dos no és pas completa, ja que en els egipcis del Tercer Període Intermedi havien rebut una major aportació asiàtica. Aquesta aportació asiàtica podria relacionar-se amb l’expansió cananea de l’Edat de Bronze, que començaria a final del Regne Mitjà d’Egipte.

Pel que fa a la continuïtat amb les poblacions egípcies actuals, Jacobs et al. consideren que aquestes tenen cinc orígens bàsics:
- (1) Nuwayrat (32,1–74,7%).
- (2) Neolític Mitjà marroquí (28,9–72,7%).
- 3) Llevant de l’Edat de Bronze (11,6–57,1%).
- (4) la població ‘Mota’ de l’Etiòpia de fa 4500 anys (7,4–56,0%).
- (5) dos individus del Congo fa 230 anys (4.8–52.0%).

Lligams:

- Whole-genome ancestry of an Old Kingdom Egyptian. Adeline Morez Jacobs, Joel D. Irish, Ashley Cooke, Kyriaki Anastasiadou, Christopher Barrington, Alexandre Gilardet, Monica Kelly, Marina Silva, Leo Speidel, Frankie Tait, Mia Williams, Nicolas Brucato, Francois-Xavier Ricaut, Caroline Wilkinson, Richard Madgwick, Emily Holt, Alexandra J. Nederbragt, Edward Inglis, Mateja Hajdinjak, Pontus Skoglund & Linus Girdland-Flink. Nature (2025).

Més salinitat i menys glaç: el nou estat de l’Oceà Austral

Oceanografia: Alessandro Silvano, investigador a la University of Southampton, estudia l’Oceà Austral i com interactua amb el sistema climàtic. El seu concepte d’Oceà Austral va més enllà de l’Oceà Glacial Antàrtic per abraçar les zones dels oceans Pacífic, Atlàntic i Índic amb una latitud superior a 50°S. Silvano és el primer autor d’un breu report aparegut ahir a Proceedings of the National Academy of Sciences en el que proven de condensar la informació que ens donen els satèl·lits sobre els canvis en l’estat de l’Oceà Austral: un augment de la salinitat superficial i una disminució del glaç marí. Això ens pot semblar paradoxal, però el cert és que el refrescament de l’Oceà Austral (és a dir, que sigui menys salí) és una de les respostes esperades al canvi climàtic antropogènic. Aquest refrescament afecta la superfície, la qual cosa comporta un afuament de l’estratificació de la capa superior de la columna d’aigua. Aquesta estratificació implica una reducció del transport ascendent de la calor subsuperficial i, per tant, pot arribar a promoure l’expansió del glaç marí. Aquesta expansió de glaç marí es pot estudiar bé a través de les polínies, és a dir el forats (полынья) en la coberta marina de glaç, en el sentit que el ‘refrescament’ de l’Oceà Austral limita la formació de polínies d’oceà obert. Tota aquesta cadena d’esdeveniments sembla confirmada per les observacions de satèl·lit, que indiquen que en els darrers deu anys l’Oceà Austral circumpolar ha patit un augment marcat de la salinitat superficial. Ara bé, aquesta salinització té un efecte contrari sobre l’estratificació de l’oceà superior, ja que l’afebleix. I és aquest afebliment el que explicaria el retrocés dramàtic de la coberta de glaç marí de l’Antàrtic dels darrers anys. Un altre efecte seria la reaparició de la polínia de Maud Rise, a la Mar de Weddell, per bé que hem de recordar que aquest fenomen fou observat per darrera vegada fa uns cinquanta anys. Silvano et al. consideren que les imatges per satèl·lit ens permeten una monitorització en temps real d’aquests canvis. Però les dades que ens ofereixen són preocupants pel fet que posar de manifest una transició potencial cap a una situació persistent de reducció de la coberta glacial marina.

Silvano et al. han estudiat imatges per satèl·lit del glaç marí antàrtic

Tendències i contratendències en les Oceà Austral

A partir dels anys 1980 es constatà una tendència al refredament en la superfície de l’Oceà Austral, la qual cosa coincidia amb una expansió del glaç marí antàrtic. Aquesta tendència s’interrompé abruptament en el 2015, per anar en un sentit contrari. Així, a final del 2016, es va viure un rècord negatiu en l’extensió del glaç marí austral. Des de llavors els nivells de glaç marí han anat a la baixa, i s’han registrat múltiples rècords mínims tant a l’estiu com també a l’hivern. Les polínies testimonien aquesta evolució. Per exemple, la polínia de Maud Rise queda tancada a mitjan dels anys 1970, però va reaparèixer de nou en el 2016 i en el 2017.

Per tal d’explicar aquest retrocés en el glaç marí antàrtic, hom ha recorregut a canvis en l’advecció de calor atmosfèric o en el patró de vents, o a l’escalfament de la capa superior de l’oceà. Silvano et al. pensen que els processos atmosfèrics no poden explicar per ells mateixos la retirada abrupta de glaç marí viscuda en el 2015-2016, ni tampoc els deu anys següents de declivi. Cal cercar doncs la resposta en processos oceànics i en la retroalimentació entre glaç i oceà. Els canvis en el glaç marí semblen ben relacionats amb l’estratificació de l’oceà superior. Per a latituds superiors a 50º, l’estratificació és controlada principalment pels gradients en salinitat. A la regió polar de l’Oceà Austral les aigües més fredes i menys salines (‘més fresques’) es troben per damunt d’unes aigües més càlides i salines. Durant l’hivern el refredament superficial i la formació de glaç marí redueixen l’estratificació, de manera que hi ha més barreja vertical, i un major transport de calor d’avall cap amunt, que contribueix a fondre el glaç marí o, si més no, a limitar-ne el creixement.

En un context de refrescament de la superfície hi ha un enfortiment des l’estratificació. Aquesta era la situació predominant en el període 1980-2015, en el que la calor subsuperficial quedava atrapada en profunditat i la coberta de glaç marí s’expandia. També hi havia una reducció de la convecció profunda associada a les polínies d’oceà obert situades al mig de la coberta de glaç marí.

En el període iniciat en el 2015 hi ha una reversió d’aquesta situació. La salinitat superficial de l’Oceà Austral ha augmentat. L’estratificació de l’oceà superior s’ha afeblit. Tot plegat ha conduït a un declivi del glaç marí i un avenç de les polínies d’oceà obert.

La salinitat superficial de la mar

Silvano et al. combinen dades derivades de satèl·lits sobre salinitat superficial marina (SSS), i extensió de glaç marí, així com perfils hidrogràfics realitzats per les flotes Argo.

Abans de mitjan 2015, l’oceà superior s’havia fet més fresc. Això s’interromp llavors, i entrem en un període de salinització. Les ‘anomalies’ de salinitat més fortes s’observen en la part superior de la columna d’aigua, a profunditats situades entre 100 i 200 metres. Això comporta que la picnoclina, que separa les aigües fredes i fresques de la superfície amb les aigües més càlides i més salines de la profunditat, es desplaci cap avall.

La correlació entre SSS i extensió de glaç marí és forta i negativa (R = −0,62, 95% significància). El patró de salinitat té un abast circumpolar, però en algunes localitats les anomalies superen els 0,2 pss.

L’augment de la SSS s’associa amb una reducció de l’estratificació. L’estratificació davalla en el 2015-2016, i des de llavors s’ha mantingut en valors baixos. Val a dir, però, que es registraren augmentats en l’estratificació durant l’estiu austral del 2016-2017 i en el del 2019-2020. En aquells dos estiu, les anomalies de vent promogueren un escalfament superficial abrupte.

Silvano et al. consideren que la salinitat superficial de l’Oceà Austral polar és un indicador de l’estratificació de l’oceà superior. Abans del 2014 la salinitat superficial era baixa i l’estratificació forta, la qual cosa afavoria l’expansió de glaç marí i la reducció o absència de polínies grans. Des del 2015 tindríem una situació inversa, la qual cosa redueix la coberta de glaç marí i fomenta la formació de polínies d’oceà obert.

Les observacions per satèl·lit permetrien monitoritzar aquest procés. Fins ara hom havia pensat que el canvi climàtic antropogènic conduïa a un refrescament superficial dels dos oceans polars, és a dir a una reducció de la salinitat i a una major estratificació. Les modelitzacions indiquen que hi hauria una intensificació del transport cap a l’equador d’aigües polars fresques, un augment de la precipitació i una tendència cap a al fusió de la coberta de glaç antàrtic.

Semblaria, però, que la situació és més complexa. Silvano et al. han analitzat una sèrie temporal que va del 2011 al 2023, amb una resolució espacial de 25 km. Les dades del satèl·lit Soil Moisture and Ocean Salinity abasten tot l’Oceà situat a una latitud superior a 30°S. Les dades in situ procedeixen del programa Argo. Aquesta recerca ha rebut finançament de l’Agència Espacial Europea a través del projecte SO-FRESH.

Lligams:

- Rising surface salinity and declining sea ice: A new Southern Ocean state revealed by satellites. Alessandro Silvano, Aditya Narayanan, Rafael Catany, Estrella Olmedo, Verónica González‐Gambau, Antonio Turiel, Roberto Sabia, Matthew R. Mazloff, Theo Spira, F. Alexander Haumann, Alberto C. Naveira Garabato. PNAS 122: e2500440122 (2025).