Disciplina Discipline ARQ5107
Arqueogenética: a história populacional humana

Archaeogenetics: human population history

Área de Concentração: 71131

Concentration area: 71131

Criação: 17/12/2018

Creation: 17/12/2018

Ativação: 17/12/2018

Activation: 17/12/2018

Nr. de Créditos: 4

Credits: 4

Carga Horária:

Workload:

Teórica

(por semana)

Theory

(weekly)

Prática

(por semana)

Practice

(weekly)

Estudos

(por semana)

Study

(weekly)

Duração Duration Total Total
2 2 2 10 semanas 10 weeks 60 horas 60 hours

Docentes Responsáveis:

Professors:

Andre Menezes Strauss

Tábita Hünemeier

Objetivos:

A partir dos dados gerados na última década pelo campo da arqueogenética apresentar os principais eventos de dispersão humana pelo globo desde o surgimento da espécie há 300 mil anos atrás.

Justificativa:

Ainda inédita no Brasil, a arqueogenética vem revolucionando o conhecimento sobre o passado humano. Constituí um campo de interface entre as ciências humanas e biológicas que se dedica ao estudo de uma categoria específica do registro arqueológico: o ácido desoxirribonucleico (DNA). Parte-se do reconhecimento de que correlações entre cultura material, variabilidade genética, grupos linguísticos e identidades étnicas são possíveis mas não necessárias. De forma análoga, a organização social e as relações de parentesco podem, ou não, ser mediada por vínculos sanguíneos. Assume-se, de toda forma, que as conjecturas dêmicas subjacentes a processos de continuidade, transformação e ruptura da materialidade das sociedades humanas, bem como os aspectos genéticos resultantes de sua organização social, são temas de legítimo interesse arqueológico. A arqueogenética apresenta-se, portanto, como mais uma ferramenta na construção de narrativas bioculturais que contribuem com a composição de uma história profunda da humanidade. Particularmente, os dados arqueogenéticos, quando conjugados com a evidência linguística, arqueológica e genética de populações atuais, permite a reconstrução detalhada dos processos de dispersão humana pelo globo desde a saída do Homo sapiens do continente africano há cerca de 100 mil anos atrás. Essa história profunda da humanidade constituí o foco da presente disciplina e será apresentada a partir dos estudos mais recentes publicados sobre o tema. Será adotada uma lógica temporal/geográfica na qual todas as principais regiões do planeta serão abordadas. A arqueogenética também traz informações sobre uma série de aspectos relevantes das sociedades humanas do passado que dificilmente poderiam ser estudados por outros métodos. Permite determinar o sexo biológico com precisão ao comparar a fração das sequências que alinham com o cromossomo Y. Os resultados permitem repensar questões de gênero no passado e demonstram claro viés das estimativas feitas com base anatômica. Além disso, contextos sociais mediados por diferenças sexuais deixam uma assinatura genética específica. Assim, um desequilíbrio na proporção com que homens e mulheres contribuem com a ancestralidade de uma dada população pode ser indicativo de um sistema de descendência específico (e.g. matrilocal) ou de fluxo gênico envolvendo um único sexo (e.g. homens guerreiros colonizando uma região). Sistemas sociais desiguais também deixam assinaturas genéticas que podem ser utilizadas para sua identificação a partir das análises arqueogenéticas. As relações de parentesco em contextos intra-sítio podem ser determinadas tanto através do mtDNA como de array de SNPs. O mesmo método permite identificar se o DNA oriundo de amostras distintas pertence a um mesmo indivíduo. Esse tipo de análise é relevante em contextos intra-sítio onde as práticas funerárias envolviam a manipulação do corpo ou mesmo para fins curatoriais em caso de suspeita de mistura. Finalmente, os dados arqueogenéticos também podem ser utilizados na inferência de traços fenotípicos. Cor dos olhos, cabelo e pele podem ser estimados a partir de um número relativamente pequeno de variações genéticas. Genes cujos efeitos fenotípicos tenham sido potencialmente selecionados são de particular interesse. Estes incluem, mas não se limitam, a: intolerância a lactose, tolerância ao álcool, risco de hipertensão, proteção ao câncer, tipo de cera de ouvido e morfologia dos incisivos. Os princípios básicos que embasam as interpretações arqueogenéticas serão apresentados de maneira a permitir que alunos sem conhecimentos prévio sejam capazes de acompanhar a disciplina. De todas as formas, o foco são as interpretações sobre o passado humano decorrentes das análises arqueogenéticas e não aspectos técnico-metodológicos.

Conteúdo:

Aula 1. Introdução à disciplina; princípios de evolução morfológica; o registro fóssil hominíneo – breve revisão da evolução humana, emergência do gênero Homo; e dispersões não-sapiens dentro e para fora da África. [Strauss] Leitura principal: • Prat S. 2017. First hominin settlements out of Africa. Tempo and dispersal mode: review and perspectives. Comptes Rendus Palevol: 1-11. Leitura complementar: • Klein R. 2009. The Human Career, Human Biological and Cultural Origins. The Univeristy of Chicago Press (terceira edição). Capítulo 5. The Evolution of the genus Homo. Aula 2. Introdução à antropologia molecular: princípios de genética de populações, cladística, processos micro-evolutivos, o relógio molecular e tipos de marcadores genéticos [Hünemeier] Leitura principal: • Ridley M. 2004. Evolution. Blackwell publishing (terceira edição). Capítulo 15. Reconstruction of phylogeny Leitura complementar (a leitura completa de Ridley e Stoneking é recomendada): • Ridley M. 2004. Evolution. Blackwell publishing (terceira edição). Capítulo 7. Natural selection and random drift in Molecular Evolution • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 1. Genes: how they are inherited. • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 2. What genes are, what they do, and how they do it. • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 5. Evolutionary forces. Aula 3. Fundamentos de arqueogenética: bio-química do DNA antigo, tafonomia molecular e bioinformática; o DNA antigo dos hominíneos não-sapiens (Atapuerca, Neanderthal e Denisovano). [Hünemeier] Leitura principal: • Sarkissian CD, et al., 2015. Ancient genomics. Philosophical Transactions B 370:20130387. • Reich D. 2018. Who we are and how we got here: Ancient DNA and the new science of the human past. Pantheon. Capítulo 2. Encounters with Neanderthals. Leitura complementar: • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 15. Ancient DNA. • Llamas B., et al. 2017. Human evolution: a tale from ancient genomes. Philosophical Transactions B 372:20150484. • Meyer M., et al. 2016. Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de Los Huesos hominins. Nature: 531:504-508. • Meyer M., et al. 2012. A high-coverage genome sequence from an archaic Denisovan individual. Science 338:222-226. • Green RE., et al. 2010. A draft sequence of the Neanderthal genome. Science 328:710-722. Aula 4. Surgimento do Homo sapiens e processos iniciais de dispersão, debate sobre a rota costeira e o ‘early Out of Africa’; ‘Out of Africa’ versus multiregionalismo; mistura com humanos arcaicos (Neanderthal e Denisovano); o debate sobre os Onge das Ilhas Andaman; e a colonização inicial da Oceania [Strauss] Leitura principal: • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 14. The origins of our species. • Sankararaman S., et al. 2016. The Combined Landscape of Denisovan and Neanderthal Ancestry in Present-Day Humans. Current Biology 26:1241-1247. Leitura complementar: • Thangaraj K., et al. 2003. Genetic affinities of the Andaman Islanders, a vanishing human population. Current Biology 13:86-93. • Reyes-Centeno H. 2016. Out of Africa and into Asia: fossil and genetic evidence on modern human origin and dispersal. Quaternary International 416:249-262. • Mondal M., et al. 2016. Genomic analysis of Andamanese provides insights into ancient human migration into Asia and adaptation. Nature Genetics. • Rasmussem M., et al. 2011. An aboriginal Australian genome reveals separate human dispersal into Asia. Science 334:94-98. Aula 5. O povoamento da Europa; a dimensão populacional das transformações tecnológicas do Paleolítico Superior (Aurignaciano, Gravetiano, Solutrense, Magdaleniano); a revolução do neolítico e a dispersão da cerâmica LBK (ideias ou pessoas?); impactos populacionais da expansão dos pastoralistas das estepes (Ymanaia) durante a Idade do Bronze e dos Citas durante a Idade do Ferro. [Strauss] Leitura principal: • Reich D. 2018. Who we are and how we got here: Ancient DNA and the new science of the human past. Pantheon. Capítulo 5. The making of modern Europe. • Fu Q., et al. 2016. The genetic history of Ice Age Europe. Nature 534:200-205. Leitura complementar: • Allentoft ME., et al. 2015. Population genomics of Bronze Age Eurasia. Nature 522:167-174. • Lazaridis I., et al. 2016. Genomic insights into the origin of farming in the ancient Near East. Nature 536:419-424 • Haak W., et al. 2015. Massive migration from the steppe was a source for Indo-European languages in Europe. Nature 522:207-211. • Unterländer M., et al. 2017. Ancestry and demography and descendants of Iron Age nomads of the Eurasian steppe. Nature Communications 8:14615. Aula 6. A dispersão do Indo-Europeu e a história populacional da Índia; marcas genéticas do sistema de castas; contribuilções dos estudos genéticos para a interpretação de questões de gênero e de desigualdade social no passado; estrutura populacional Africana; história populacional da expansão Bantu. [Strauss] Leitura principal: • Reich D. 2018. Who we are and how we got here: Ancient DNA and the new science of the human past. Pantheon. Capítulo 6. The collision that formed India. • Skoglund P., et al. 2017. Reconstructing prehistoric African population structure. Cell 171:59-71. • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 19. Genes and culture. • Busby GBJ., et al. 2016. Admixture into and within sub-Saharab Africa. eLife 5:e15266. Leitura complementar: • Moorjani P., et al. 2013. Genetic evidence for recent population mixture in India. The American Journal of Human Genetics 93: 422-438. • Reich D., et al. 2009. Reconstructing Indian population history. Nature 461:489-494. • Patin E., et al. 2017. Dispersal and genetic adaptation of Bantu-speaking populations in Africa and North America. Science 356:543-546. Aula 7. O leste e o sudeste asiático: variabilidade genética atual, os Ainu do Japão, impactos populacionais da chegada da agricultura no Vietnam; a dispersão humana pelas ilhas do Pacifico, dispersão Austronésica e cerâmica Lapita; evidências genéticas de contatos transpacíficos com a América. [Strauss] Leitura principal: • Reich D. 2018. Who we are and how we got here: Ancient DNA and the new science of the human past. Pantheon. Capítulo 8. The genomic origins of East Asians. • Skoglund P., et al. 2016. Genomic insights into the peopling of the Southwest Pacific. Nature 538:510-513. Leitura complementar: • Abdulla MA., et al. 2009. Mapping human genetic diversity in Asia. Science 326:1541-1545. • Hlusko LJ., et al. 2018. Environmental selection during the last ice age on the mother-to-infant transmission of vitamin D and fatty acids through breast milk. PNAS. • Wollstein A., et al. 2010. Demographic history of Oceania inferred from Genome-wide data. Current Biology 20:1983-1992. Aula 8. Diversidade genética Ameríndia (mitocondrial, cromossomo Y e genoma); estimativas de coalescência e o ‘Modelo da Permanência na Beríngia’; conexões com o leste Asiático; seleção natural (e.g. EDAR e FADS); conexões Austro-Asiáticas (População Y) [Hünemeier] Leitura principal: • Bolnick DA., et al. 2016. Native American genomics and population histories. Annual Review of Anthropology 45:319-340. • Llamas B., et al. 2016. Ancient mitochondrial DNA provides high-resolution time scale of the peopling of the Americas. Science Advances 2:e1501385. Leitura complementar: • Amorim CEG., et al. 2017. Genetic signature of natural selection in first Americans. PNAS 114:2195-2199. Aula 9. Arqueogenética do Novo Mundo; o haplogrupo X e a hipótese Solutrense; o DNA de Mal’ta (24,000 anos AP) e a ancestralidade europeia dos nativos Americanos; o DNA Clóvis e os dois componentes genéticos do Novo Mundo; arqueogenética de Lagoa Santa; fluxos migratórios entre América do Sul e América do Norte. [Strauss] Leitura principal: • Reich D. 2018. Who we are and how we got here: Ancient DNA and the new science of the human past. Pantheon. Capítulo 7. In search of Native American ancestors. • Raghavan M., et al. 2014. Upper Paleolithic Siberian genome reveals dual ancestry of Native Americans. Nature 505:87-91. Leitura complementar: • Rasmussen M., et al. 2014. The genome of al late Pleistocene human from a Clovis burial site in western Montana. Nature 506:225-229 • Moreno-Mayar JV., et al. 2018. Terminal Pleistocene Alaskan genome reveals first founding population of Native Americans. Nature 553:203-207. Aula 10. Seminários para avaliação.

Forma de Avaliação:

Avaliação com base em seminários ondeo aluno deve apresentar um estudo de caso sobre a histório populacional profunda de alguma região do globo.

Observação:

Bibliografia:

Leitura principal: • Prat S. 2017. First hominin settlements out of Africa. Tempo and dispersal mode: review and perspectives. Comptes Rendus Palevol: 1-11. Leitura complementar: • Klein R. 2009. The Human Career, Human Biological and Cultural Origins. The Univeristy of Chicago Press (terceira edição). Capítulo 5. The Evolution of the genus Homo. Leitura principal: • Ridley M. 2004. Evolution. Blackwell publishing (terceira edição). Capítulo 15. Reconstruction of phylogeny Leitura complementar (a leitura completa de Ridley e Stoneking é recomendada): • Ridley M. 2004. Evolution. Blackwell publishing (terceira edição). Capítulo 7. Natural selection and random drift in Molecular Evolution • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 1. Genes: how they are inherited. • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 2. What genes are, what they do, and how they do it. • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 5. Evolutionary forces. Leitura principal: • Sarkissian CD, et al., 2015. Ancient genomics. Philosophical Transactions B 370:20130387. • Reich D. 2018. Who we are and how we got here: Ancient DNA and the new science of the human past. Pantheon. Capítulo 2. Encounters with Neanderthals. Leitura complementar: • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 15. Ancient DNA. • Llamas B., et al. 2017. Human evolution: a tale from ancient genomes. Philosophical Transactions B 372:20150484. • Meyer M., et al. 2016. Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de Los Huesos hominins. Nature: 531:504-508. • Meyer M., et al. 2012. A high-coverage genome sequence from an archaic Denisovan individual. Science 338:222-226. • Green RE., et al. 2010. A draft sequence of the Neanderthal genome. Science 328:710-722. Leitura principal: • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 14. The origins of our species. • Sankararaman S., et al. 2016. The Combined Landscape of Denisovan and Neanderthal Ancestry in Present-Day Humans. Current Biology 26:1241-1247. Leitura complementar: • Thangaraj K., et al. 2003. Genetic affinities of the Andaman Islanders, a vanishing human population. Current Biology 13:86-93. • Reyes-Centeno H. 2016. Out of Africa and into Asia: fossil and genetic evidence on modern human origin and dispersal. Quaternary International 416:249-262. • Mondal M., et al. 2016. Genomic analysis of Andamanese provides insights into ancient human migration into Asia and adaptation. Nature Genetics. • Rasmussem M., et al. 2011. An aboriginal Australian genome reveals separate human dispersal into Asia. Science 334:94-98. Leitura principal: • Reich D. 2018. Who we are and how we got here: Ancient DNA and the new science of the human past. Pantheon. Capítulo 5. The making of modern Europe. • Fu Q., et al. 2016. The genetic history of Ice Age Europe. Nature 534:200-205. Leitura complementar: • Allentoft ME., et al. 2015. Population genomics of Bronze Age Eurasia. Nature 522:167-174. • Lazaridis I., et al. 2016. Genomic insights into the origin of farming in the ancient Near East. Nature 536:419-424 • Haak W., et al. 2015. Massive migration from the steppe was a source for Indo-European languages in Europe. Nature 522:207-211. • Unterländer M., et al. 2017. Ancestry and demography and descendants of Iron Age nomads of the Eurasian steppe. Nature Communications 8:14615. Leitura principal: • Reich D. 2018. Who we are and how we got here: Ancient DNA and the new science of the human past. Pantheon. Capítulo 6. The collision that formed India. • Skoglund P., et al. 2017. Reconstructing prehistoric African population structure. Cell 171:59-71. • Stoneking M. 2017. An introduction to molecular anthropology. John Willey (primeira edição). Capítulo 19. Genes and culture. • Busby GBJ., et al. 2016. Admixture into and within sub-Saharab Africa. eLife 5:e15266. Leitura complementar: • Moorjani P., et al. 2013. Genetic evidence for recent population mixture in India. The American Journal of Human Genetics 93: 422-438. • Reich D., et al. 2009. Reconstructing Indian population history. Nature 461:489-494. • Patin E., et al. 2017. Dispersal and genetic adaptation of Bantu-speaking populations in Africa and North America. Science 356:543-546. Leitura principal: • Reich D. 2018. Who we are and how we got here: Ancient DNA and the new science of the human past. Pantheon. Capítulo 8. The genomic origins of East Asians. • Skoglund P., et al. 2016. Genomic insights into the peopling of the Southwest Pacific. Nature 538:510-513. Leitura complementar: • Abdulla MA., et al. 2009. Mapping human genetic diversity in Asia. Science 326:1541-1545. • Hlusko LJ., et al. 2018. Environmental selection during the last ice age on the mother-to-infant transmission of vitamin D and fatty acids through breast milk. PNAS. • Wollstein A., et al. 2010. Demographic history of Oceania inferred from Genome-wide data. Current Biology 20:1983-1992. Leitura principal: • Bolnick DA., et al. 2016. Native American genomics and population histories. Annual Review of Anthropology 45:319-340. • Llamas B., et al. 2016. Ancient mitochondrial DNA provides high-resolution time scale of the peopling of the Americas. Science Advances 2:e1501385. Leitura complementar: • Amorim CEG., et al. 2017. Genetic signature of natural selection in first Americans. PNAS 114:2195-2199. Leitura principal: • Reich D. 2018. Who we are and how we got here: Ancient DNA and the new science of the human past. Pantheon. Capítulo 7. In search of Native American ancestors. • Raghavan M., et al. 2014. Upper Paleolithic Siberian genome reveals dual ancestry of Native Americans. Nature 505:87-91. Leitura complementar: • Rasmussen M., et al. 2014. The genome of al late Pleistocene human from a Clovis burial site in western Montana. Nature 506:225-229 • Moreno-Mayar JV., et al. 2018. Terminal Pleistocene Alaskan genome reveals first founding population of Native Americans. Nature 553:203-207.