El ADN m¨¢s antiguo jam¨¢s recuperado muestra el para¨ªso que era el actual desierto polar

Kap K?benhavn est¨¢ tan al norte de Groenlandia que mira directamente hacia el polo Norte. Hoy es lo que llaman un desierto polar, con unos pocos d¨ªas al a?o libre de hielo que aprovechan l¨ªquenes y musgo para sobrevivir. Pero un estudio acaba de demostrar que hace dos millones de a?os era casi el para¨ªso en la Tierra. Los autores han encontrado pruebas de que all¨ª viv¨ªan centenares de especies. En un bosque de abedules, ¨¢lamos y pinos, abundaban las plantas arom¨¢ticas y florales emparentadas con las rosas. Sobre esta flora prosperaban peque?os herb¨ªvoros, como ratones, lemming y conejos. Pero ...

Kap K?benhavn est¨¢ tan al norte de Groenlandia que mira directamente hacia el polo Norte. Hoy es lo que llaman un desierto polar, con unos pocos d¨ªas al a?o libre de hielo que aprovechan l¨ªquenes y musgo para sobrevivir. Pero un estudio acaba de demostrar que hace dos millones de a?os era casi el para¨ªso en la Tierra. Los autores han encontrado pruebas de que all¨ª viv¨ªan centenares de especies. En un bosque de abedules, ¨¢lamos y pinos, abundaban las plantas arom¨¢ticas y florales emparentadas con las rosas. Sobre esta flora prosperaban peque?os herb¨ªvoros, como ratones, lemming y conejos. Pero tambi¨¦n grandes, como los actuales renos. Incluso hab¨ªa megaherb¨ªvoros, como mastodontes ya extinguidos. Lo sorprendente es que no han encontrado f¨®siles de tanta biodiversidad. Los cient¨ªficos lo han descubierto porque han sido capaces de extraer el ADN de tanta vida pegado a la tierra.

La recuperaci¨®n de material gen¨¦tico cada vez m¨¢s antiguo est¨¢ reescribiendo la historia de la vida. El ADN es un material fr¨¢gil, que se deteriora expuesto al ambiente por muchas causas (erosi¨®n, acci¨®n de enzimas, temperatura, presi¨®n, oxidaci¨®n¡­). Donde mejor se conserva es en los restos de f¨®siles que tambi¨¦n mejor se preservan, como dientes y huesos. El avance de las t¨¦cnicas de recuperaci¨®n y secuenciaci¨®n de las ¨²ltimas dos d¨¦cadas han permitido remontarse m¨¢s y m¨¢s atr¨¢s. Hace 20 a?os, la ciencia cre¨ªa que no se podr¨ªa recuperar ADN ancestral que tuviera m¨¢s de 100.000 a?os. Hace una d¨¦cada, cient¨ªficos espa?oles lograban extraer ADN mitocondrial (que se encuentra dentro de la c¨¦lula, pero fuera del n¨²cleo celular) de humanos que vivieron en Atapuerca hace 400.000 a?os. En 2013, lograron secuenciar el genoma de un ancestro de los caballos que vivi¨® hace 700.000 a?os. Pero el a?o pasado, otro grupo de investigadores marc¨® un hito al lograr extraer informaci¨®n gen¨¦tica de mamuts conservados en el permafrost siberiano desde hac¨ªa m¨¢s de un mill¨®n de a?os. Ahora, el ADN encontrado en Kap K?benhavn dobla la marca, remont¨¢ndose hasta hace entre 2,1 y 1,9 millones de a?os. Esta vez no se trataba de un f¨®sil. En esta ocasi¨®n lo han recuperado del suelo, literalmente.

El trabajo, publicado en la revista cient¨ªfica Nature, est¨¢ liderado por Eske Willerslev, investigador tanto de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), como director del Centro de GeoGen¨¦tica de la Universidad de Copenhague (Dinamarca). ¡°Esta es la historia m¨¢s larga en la que he estado involucrado, porque empezamos en 2006 cuando fuimos a Groenlandia a recoger muestras¡±, dijo en una presentaci¨®n en l¨ªnea a varios periodistas. Con las t¨¦cnicas tradicionales de la paleontolog¨ªa, en el p¨¢ramo costero de Kap K?benhavn apenas hab¨ªan encontrado unas decenas de granos de polen de plantas del pasado y un ¨²nico f¨®sil, el de lo que creen era una liebre o un conejo. As¨ª que ni hab¨ªa f¨®siles de los que extraer ADN. Aun as¨ª, fueron acumulando capas de tierra con la esperanza de sacarles algo de informaci¨®n a medida que la t¨¦cnica avanzara. ¡°Cada vez que hab¨ªa mejoras en temas de extracci¨®n [de material gen¨¦tico] o en tecnolog¨ªas de secuenciaci¨®n, volv¨ªamos a revisar las muestras, pero fallamos, fallamos y volvimos a fallar¡±, a?ade. Pero todo cambi¨® hace unos a?os.

Una de las cosas nuevas que exploramos aqu¨ª era ver c¨®mo el ADN se un¨ªa a los minerales

Karina Sand, investigadora del Centro de GeoGen¨¦tica de la Universidad de Copenhague

Desde hace apenas un lustro, varios grupos cient¨ªficos est¨¢n estudiando la posibilidad de extraer informaci¨®n gen¨¦tica no del organismo al que pertenec¨ªa, sino del ambiente en el que estuvo. La nov¨ªsima disciplina se centra en el ADN ambiental, en concreto en el ADN antiguo en sedimentos (sedaDNA, por su acr¨®nimo en ingl¨¦s). En uno de estos grupos estaba Karina Sand, ahora tambi¨¦n en la Universidad de Copenhague y coautora del estudio. ¡°Una de las cosas nuevas que exploramos aqu¨ª era ver c¨®mo el ADN se un¨ªa a los minerales¡±, cuenta. Una vez descompuesto el ser vivo al que pertenec¨ªa, el material gen¨¦tico se adhiere al sustrato. As¨ª, han comprobado que unos sedimentos absorben m¨¢s ADN que otros. ¡°Los minerales arcillosos pueden preservar el ADN mucho mejor que los minerales de cuarzo, por ejemplo¡±, detalla Sand. Uno de los problemas con los que se encontraron es que, la arcilla lo absorbe tan bien que despu¨¦s cuesta mucho arranc¨¢rselo, hasta cuatro veces m¨¢s que al cuarzo. Hallar material gen¨¦tico en el sustrato geol¨®gico ya es todo un avance, pero lograr extraerlo y analizarlo es lo que les ha debido merecido publicarlo en Nature.

El cient¨ªfico espa?ol Antonio Fern¨¢ndez Guerra, tambi¨¦n del Centro de Geogen¨¦tica dan¨¦s y coautor de la investigaci¨®n, cuenta en una conversaci¨®n telef¨®nica como fue trabajar con el ADN ambiental descubierto en Kap K?benhavn: ¡°Tienes que pensar c¨®mo era hace dos millones de a?os atr¨¢s. Ten¨ªas el tipo de bosque que describimos, con los ¨¢rboles, las plantas, los riachuelos que arrastraban todo tipo de material hasta el mar. En la desembocadura se va acumulando el ADN, sobre todo de plantas. De los animales es m¨¢s dif¨ªcil. Y cualquier organismo que estaba viviendo en la costa hace dos millones de a?os tambi¨¦n estar¨ªa en el ADN ambiental. Cuando se coge una muestra de secuencias gen¨¦ticas, ah¨ª tienes un mont¨®n de bacterias y arqueas, as¨ª que tienes que pasar a trav¨¦s de todo ese ruido para intentar encontrar ese ADN que estaba ah¨ª esperando a ser encontrado desde hace tanto tiempo. Hay veces que por cada mill¨®n de secuencias que recuperamos, solo una es v¨¢lida¡±.

Pues as¨ª, contando agujas entre pajares, los investigadores identificaron m¨¢s de un centenar de g¨¦neros de plantas vegetales. El g¨¦nero es una de las categor¨ªas en la que se organiza la vida (las categor¨ªas taxon¨®micas son el dominio, el reino, el filo, la clase, el orden, la familia, el g¨¦nero y, por ¨²ltimo, la especie). Identificar especies concretas en ADN ambiental de hace dos millones no debe ser f¨¢cil, pero lo han hecho. Por debajo del g¨¦nero, han identificado ¨¢rboles concretos, como el sauce ¨¢rtico o el abedul enano. Con los animales lo tuvieron m¨¢s complicado. Como en todo ecosistema, hay menos animales que plantas, as¨ª que identificaron menos ADN animal. No lograron bajar del nivel de familia o del g¨¦nero, aunque han encontrado restos gen¨¦ticos de vertebrados a¨²n existentes en Groenlandia, como un leming ne¨¢rtico o la liebre ¨¢rtica, el ¨²nico animal del que se hab¨ªan encontrado restos f¨®siles. Tambi¨¦n han identificado g¨¦neros de pulgas, hormigas y de parientes ya extinguidos de los elefantes y de los actuales renos.

Lo que no han hallado han sido carn¨ªvoros. Tiene su l¨®gica, siguiendo la estructura piramidal de la vida, cuanto m¨¢s alto en la escala, menor n¨²mero. Los investigadores est¨¢n convencidos de que, como en otros ecosistemas de latitudes ¨¢rticas, deb¨ªa de haber lobos, osos e incluso tigres diente de sable. Lo cuenta Willerslev, el autor s¨¦nior de esta investigaci¨®n: ¡°Obviamente, las plantas son m¨¢s comunes que los herb¨ªvoros y los herb¨ªvoros, m¨¢s comunes que los carn¨ªvoros. Probablemente, ese sea el motivo que no hayamos encontrado carn¨ªvoros. Sin embargo, dir¨ªa que, si continuamos secuenciando, tomando muestras y seguimos secuenciando, mi predicci¨®n es que en alg¨²n momento capturar¨ªamos a alguno de los carn¨ªvoros¡±.

Es fascinante el hecho de que seamos capaces de detectar la presencia de especies en ecosistemas de las que no tenemos evidencia f¨®sil

David D¨ªez del Molino, investigador del Centro de Paleogen¨¦tica en Estocolmo

David D¨ªez del Molino es investigador del Centro de Paleogen¨¦tica en Estocolmo (Suecia) y uno de los que recuperaron el ADN de aquellos mamuts de hace un mill¨®n de a?os. No relacionado con el actual estudio, destaca lo nov¨ªsimo de sus t¨¦cnicas y los frutos que podr¨ªan dar. ¡°El ADN antiguo de sedimentos es uno de los temas m¨¢s candentes y uno de los campos con m¨¢s proyecci¨®n de la paleogen¨¦tica ahora mismo¡±, dice. ¡°Nos puede permitir reconstruir el ADN de un ecosistema completo del pasado en un sitio determinado, algo que con ADN de huesos y otros materiales es b¨¢sicamente imposible¡±, a?ade. Pero en su fortaleza est¨¢ tambi¨¦n su debilidad: ¡°La cantidad de ADN que se recupera de cada especie es bastante reducida comparado con el ADN de huesos. Por esa raz¨®n, la mayor¨ªa de los an¨¢lisis que permite para cada especie son un poco rudimentarios¡±, completa. En el caso de los molares de sus mamuts, por ejemplo, pudieron recuperar millones de secuencias nucleares de tres muestras, lo que les permiti¨® hacer an¨¢lisis filogen¨¦ticos complejos y descubrir unos linajes de mamut totalmente desconocido hasta entonces. Pero sigue considerando ¡°fascinante¡± el hecho de que se pueda ¡°detectar la presencia de especies en ecosistemas de las que no tenemos evidencia f¨®sil y que, por lo tanto, eran desconocidas en ese lugar¡±.

Puedes seguir a MATERIA en Facebook, Twitter e Instagram, o apuntarte aqu¨ª para recibir nuestra newsletter semanal.