El primer paso hacia el retorno del mamut

El mamut es, sin duda, el candidato paradigm¨¢tico para la des-extinci¨®n y del que m¨¢s informaci¨®n gen¨¦tica y funcional se dispone en estos momentos. Entender los avances en el conocimiento de su fisiolog¨ªa y aspectos adaptativos nos ayudar¨¢ a valorar las dificultades t¨¦cnicas de la posible des-extinci¨®n. Su aspecto majestuoso y su gran tama?o (med¨ªan cerca de cuatro o cinco metros de altura en la cruz y pesaban entre seis y ocho toneladas) lo han convertido en el icono de los animales de la Edad del Hielo. Por razones dif¨ªciles de objetivar, solemos tener una conexi¨®n emp¨¢tica con ellos, igual que la tenemos con los elefantes actuales, en los cuales destacamos cualidades humanizantes, como la inteligencia, el cuidado parental o la memoria a largo plazo. Esto no se produce con otros animales que, en general, nos resultan menos simp¨¢ticos.

Esta fascinaci¨®n por los mamuts no es actual; tambi¨¦n la intuimos en los humanos que convivieron con ellos ¡ªy que con toda probabilidad contribuyeron a su extinci¨®n¡ª. Encontramos representaciones suyas en numerosas pinturas rupestres del Paleol¨ªtico superior, como Chauvet o Pech Merle. En la cueva de Rouffignac (P¨¦rigord Negro), por ejemplo, hay m¨¢s de 150 representaciones de mamuts (lo que constituye el 70% de todos los animales pintados all¨ª y el 30% de todas las representaciones conocidas en Europa). Tambi¨¦n hay utensilios y figuras talladas en el marfil de sus colmillos. Quiz¨¢s la evidencia m¨¢s impresionante es la llamada figura L?wenmensch, procedente de la cueva alemana de Hohlenstein-Stadel y descubierta en 1939 (algunos fragmentos adicionales se descubrieron entre 1997 y 1998 y se pudieron encajar en la pieza original). La figura, tallada en un colmillo de mamut y datada en hace unos 40.000 a?os, tiene casi 30 cent¨ªmetros de largo y es probablemente el ejemplo m¨¢s antiguo de arte figurativo. Al mismo tiempo, su car¨¢cter claramente m¨¢gico le confiere un aire misterioso: muestra el cuerpo de un hombre con la cabeza de un le¨®n de las cavernas. Los mamuts no solo proporcionaban el soporte f¨ªsico y la sustancia imaginativa para el mundo espiritual de los humanos de la Edad del Hielo; estos tambi¨¦n utilizaron sus restos, que inclu¨ªan huesos, colmillos y pieles, como elementos constructivos, funerarios e incluso como combustible.

A pesar de las representaciones heroicas en museos y libros, no hay pruebas de que existieran cacer¨ªas humanas de mamuts

Es probable que los mamuts tambi¨¦n contribuyeran con su carne a alimentar a los cazadores paleol¨ªticos, pero no est¨¢ claro si los cazaron activamente ni c¨®mo lo hicieron. A pesar de las numerosas representaciones heroicas en este sentido en diversos museos y libros, los detalles precisos de este tipo de cacer¨ªa escapan a los expertos. Aunque la mayor¨ªa no tiene problemas en admitir que cazadores experimentados podr¨ªan camuflarse entre la hierba alta de la estepa mam¨²tica y acercarse hasta estas enormes bestias (las cuales, como los elefantes actuales, es probable que no tuvieran muy buena vista), lo que pod¨ªa ocurrir despu¨¦s es motivo de controversias. Si los atacaban de forma activa, ?con qu¨¦ armas lo hac¨ªan? No parece f¨¢cil que pudieran penetrar la enorme cubierta de pelaje y el tejido graso subcut¨¢neo de un animal adulto con sus lanzas de puntas l¨ªticas.

En la iconograf¨ªa arqueol¨®gica con frecuencia se representan trampas en forma de grandes agujeros donde los animales se precipitaban y donde los humanos los acababan de rematar; pero en las condiciones fr¨ªas de Europa central y del este, donde el suelo estar¨ªa permanentemente congelado, no ser¨ªa viable excavar dichos agujeros (a¨²n hoy no podr¨ªa hacerlo ni una potente m¨¢quina excavadora). Tampoco hay ninguna evidencia firme de que pudieran emboscarles y lanzarles una gran piedra en la cabeza desde un risco. Las acumulaciones de huesos en la Cotte de Saint-Br¨¦lade, en un acantilado de la isla de Jersey, se interpretaron como evidencia de caza colectiva y de que hicieron despe?arse por ¨¦l a los mamuts para despu¨¦s aprovechar la carne, pero una reciente reinterpretaci¨®n del yacimiento parece sugerir que son ejemplares no contempor¨¢neos, sino transportados all¨ª y acumulados a lo largo de muchas generaciones.

Reinventar el mundo

Este texto forma parte del libro Des-extinciones, publicado por Tibidabo Ediciones en su colecci¨®n Una inmersi¨®n r¨¢pida. En el volumen, el genetista Carles Lalueza-Fox aborda el desaf¨ªo de devolver la vida a especies extinguidas, como el mamut. Pese al reciente desarrollo de un conjunto de t¨¦cnicas de biolog¨ªa molecular ¡ªentre ellas la clonaci¨®n, la s¨ªntesis de genomas artificiales y la edici¨®n g¨¦nica¡ª que ha permitido el surgimiento de un campo de investigaci¨®n que persigue la des-extinci¨®n, Lalueza-Fox defiende que estas especies nunca ser¨¢n devueltas a la vida tal como eran. Por eso, afirma, es m¨¢s acertado hablar de "reinvenci¨®n", pues se tratar¨ªa de quimeras gen¨¦ticas con componentes de especies actuales.

En 2003, en el yacimiento de Lugovskoe, en Siberia, se encontr¨® una v¨¦rtebra de mamut con una punta de lanza musteriense clavada, lo que indica que la caza por parte de los neandertales tuvo que ser una realidad. Pero todo parece indicar que deb¨ªa de ser una actividad oportunista e irregular y que deb¨ªa de estar centrada en atacar animales rezagados, enfermos o cr¨ªas. En el per¨ªodo magdaleniense, hace cerca de 12.000 a?os, todav¨ªa encontramos diversas representaciones de mamuts, como en la cueva de Combarelles o de la Madeleine (ambas en la Dordo?a), pero despu¨¦s dejan de representarse. Sea como sea, es evidente que el resultado final de las interacciones entre humanos y mamuts fue la extinci¨®n de estos probosc¨ªdeos.

Los antepasados de los mamuts salieron de ?frica y se expandieron por Eurasia hace cerca de tres millones de a?os; algunas poblaciones de la zona de China y Siberia se adaptaron a las condiciones fr¨ªas de la estepa y de forma progresiva suplantaron a otras formas anteriores [...]. Las formas adaptadas a las condiciones ¨¢rticas ten¨ªan algunos rasgos caracter¨ªsticos, como orejas y cola reducidas ¡ªpara conservar el calor corporal¡ª, un denso pelaje acompa?ado de una gruesa capa de grasa subcut¨¢nea y numerosas gl¨¢ndulas seb¨¢ceas que ayudaban a repeler el agua y a mejorar el aislamiento t¨¦rmico. Hace cerca de doscientos mil a?os, el mamut hab¨ªa colonizado el norte de Siberia y se extendi¨® despu¨¦s hasta el oeste de Europa, hasta llegar a la pen¨ªnsula ib¨¦rica. Tambi¨¦n se movi¨® hacia el este, cruz¨® Beringia y penetr¨® en el continente americano; de esta forma, ocup¨® la parte norte de tres continentes distintos.

Sin embargo, las poblaciones empezaron a declinar con la llegada del ¨²ltimo gran m¨¢ximo glacial, hace unos 20.000 a?os y ya nunca se recuperaron demogr¨¢ficamente. Quedaron algunas poblaciones aisladas en el norte de Siberia y en la isla de Wrangel, donde los ¨²ltimos mamuts, considerablemente reducidos en tama?o y en diversidad gen¨¦tica, se extinguieron hace tan solo 4.300 a?os ¡ªes decir, m¨¢s tarde que la construcci¨®n de las pir¨¢mides de Egipto¡ª.

Los mamuts se extinguieron hace tan solo 4.300 a?os, m¨¢s tarde que la construcci¨®n de las pir¨¢mides de Egipto

Desde el inicio de la disciplina del ADN antiguo, a finales del siglo pasado, el mamut se convirti¨® en un objetivo obvio para dichos estudios de recuperaci¨®n de material gen¨¦tico del pasado. Exist¨ªa una pregunta cient¨ªfica clara que s¨ª pod¨ªa ser contestada con las limitadas posibilidades t¨¦cnicas de aquella ¨¦poca, que solo permit¨ªan la recuperaci¨®n artesanal de peque?os fragmentos de ADN mitocondrial: la relaci¨®n filogen¨¦tica entre los mamuts y los elefantes actuales (los africanos y los asi¨¢ticos). [...]

Hoy d¨ªa, con m¨¢s informaci¨®n gen¨¦tica disponible, se estima que entre hace siete y cinco millones de a?os divergen, en primer lugar, los elefantes africanos y, en segundo lugar, los mamuts de los elefantes asi¨¢ticos, que ser¨ªan por tanto sus parientes vivos m¨¢s cercanos. Aunque en aquella ¨¦poca esto se percib¨ªa como un ejercicio puramente taxon¨®mico, ahora sabemos que se trata de una informaci¨®n clave para la des-extinci¨®n, que requiere conocer con precisi¨®n la especie viva que es desde un punto de vista gen¨¦tico m¨¢s similar a la que se pretende reinventar.

La diversidad gen¨¦tica de los mamuts

Los pasos siguientes en la exploraci¨®n gen¨¦tica de los mamuts se enfocaron hacia otro objetivo que, sin saberlo entonces, tambi¨¦n es clave en la des-extinci¨®n: el conocimiento de la diversidad gen¨¦tica global de la especie. Diversos estudios, basados en el ADN mitocondrial [que se hereda ¨²nicamente de las madres], determinaron la existencia de tres grandes clados de diversidad (un clado es una agrupaci¨®n que contiene un antepasado com¨²n y todos los descendientes ¡ªvivos y extintos¡ª de ese antepasado) a lo largo del vasto rango de distribuci¨®n de los mamuts. Estos estudios culminaron en un trabajo, publicado a principios de 2017, en el que particip¨¦, y en el que se recuperaron los genomas mitocondriales completos de nada menos que 143 mamuts, y que inclu¨ªan una amplia regi¨®n previamente desconocida, Europa (entre ellos dos procedentes de La Aldehuela, en Getafe, y excavados en 1968). El estudio confirm¨® la existencia de tres grandes grupos de linajes mitocondriales, uno en el continente americano, otro en el este de Eurasia y Alaska y otro en el oeste de Eurasia. Este ¨²ltimo se extend¨ªa desde China y Siberia hasta Alemania, el Mar del Norte (de donde se hab¨ªan dragado diversos ejemplares) e incluso estaba presente en dos ejemplares descubiertos en Madrid y conservados en el Museo de los Or¨ªgenes.

El an¨¢lisis global de todas estas muestras confirmaba que la fuerte estructuraci¨®n geogr¨¢fica del ADN mitocondrial no se correspond¨ªa ni con la asignaci¨®n morfol¨®gica de las distintas especies de mamut ni con los datos gen¨®micos (para aquellas muestras en que estaban disponibles). Nuevamente, esto confirmaba el comportamiento filop¨¢trico de las hembras y la dispersi¨®n de los machos, que, igual que los elefantes actuales, abandonaban el grupo en el que hab¨ªan nacido al alcanzar la madurez sexual; as¨ª, mientras que los linajes mitocondriales tend¨ªan a quedar estructurados en el espacio, las poblaciones se uniformizaban a nivel gen¨®mico gracias a la mayor movilidad de los machos. Esto inclu¨ªa cruzamientos entre especies, igual que se hab¨ªa descubierto unos a?os atr¨¢s en los homininos. En todo caso, el estudio sentaba las bases para intentar englobar toda la diversidad de los mamuts; caso de querer reinventarlos, habr¨ªa que tener en cuenta que eran mam¨ªferos que ocupaban todo el hemisferio norte del planeta, y que sin duda tendr¨ªan, adem¨¢s de cambios gen¨¦ticos fijados, otros que ser¨ªan exclusivos de una u otra regi¨®n.

La pigmentaci¨®n del mamut

El primer paso simb¨®lico hacia la comprensi¨®n de las diferencias adaptativas del mamut se produjo en 2006, en un estudio publicado en la revista Science en el cual particip¨¦. Unos meses antes, mi amigo Michael Hofreiter, un experto en ADN antiguo que en aquel entonces trabajaba en el Instituto Max Planck de Leipzig, hab¨ªa enviado a mi laboratorio un fragmento de hueso de mamut siberiano datado en hace 43.000 a?os. Hab¨ªa recuperado en 23 fragmentos solapados el gen MC1R completo; este gen tiene un papel principal en la pigmentaci¨®n del pelo en los mam¨ªferos. Por ejemplo, diversas mutaciones en el MC1R humano determinan que haya individuos pelirrojos, porque dichas mutaciones afectan la funci¨®n de la prote¨ªna resultante (llamada tambi¨¦n MC1R) en la membrana de los melanocitos y la forma en que dicha prote¨ªna interacciona con la hormona MSH.

La correcta interacci¨®n entre MC1R y MSH desencadena la s¨ªntesis de un pigmento marr¨®n-oscuro (denominado eumelanina) y contribuye tambi¨¦n en los humanos a la capacidad de su piel de broncearse al tomar el sol. Por el contrario, una interacci¨®n disfuncional lleva a la s¨ªntesis de un pigmento alternativo de color amarillo rojizo, denominado feomelanina, y, de forma secundaria, a una baja capacidad de ponerse moreno. Este pigmento es el que predomina en los individuos con el pelo rojizo, y con toda probabilidad estaba presente tambi¨¦n en algunos neandertales, que presentaban mutaciones parecidas (pero no id¨¦nticas) a las que tienen los actuales pelirrojos. Hofreiter hab¨ªa analizado cuatro huesos de mamut y hab¨ªa encontrado que dos de ellos ten¨ªan lo que parec¨ªan ser tres mutaciones en el gen MC1R. Una de ellas, en especial, parec¨ªa tener un fuerte impacto en la construcci¨®n de la prote¨ªna y por lo tanto se le pod¨ªa presumir un papel funcional aunque de resultado pr¨¢ctico desconocido.

Hay pocos rasgos, como el de la pigmentaci¨®n del pelo, que dependan en esencia de un ¨²nico gen

Hofreiter me pidi¨® si podr¨ªa replicar los resultados de forma independiente en mi laboratorio y as¨ª lo hice, despu¨¦s de algunas semanas de trabajo en el laboratorio (en aquel entonces, esta era la forma m¨¢s segura de confirmar resultados sorprendentes). Y adem¨¢s, pudimos descubrir que las tres mutaciones estaban presentes en una copia del cromosoma, pero no en la otra (lo que se conoce como heterozigosis en el lenguaje gen¨¦tico). Si las mutaciones actuaban como las de los humanos pelirrojos, se requerir¨ªa que estuvieran presentes en ambas copias para que aquellas impactaran en el rasgo externo; es decir, en el color del pelaje de los animales. Pero una vez que exist¨ªan dichas mutaciones en la poblaci¨®n, esto no era un problema; el cruce de dos mamuts heterozigotos como los dos que hab¨ªamos encontrado proporcionar¨ªan en un 25% de los casos individuos con las dos copias de las mutaciones. Es decir, ten¨ªan que haber existido. Pero ?qu¨¦ ocurrir¨ªa exactamente con estos individuos?

Hasta aquel momento, todos los trabajos de paleogen¨¦tica se hab¨ªan ocupado de entender el nivel de secuencia, pero ninguno hab¨ªa intentado ir m¨¢s all¨¢. Esto se deb¨ªa a una combinaci¨®n desfavorable de dos factores; en primer lugar, muy pocos estudios hab¨ªan conseguido recuperar con ¨¦xito un gen nuclear, y en segundo lugar, el papel de la herencia en la mayor¨ªa de los rasgos externos es muy complejo y depende de numerosos genes. Hay pocos rasgos, como el de la pigmentaci¨®n del pelo, que dependan en esencia de un ¨²nico gen. Nosotros intentamos ir m¨¢s all¨¢ y explorar el significado palpable de lo que hab¨ªamos descubierto. Para esto llevamos a cabo el primer estudio de paleogen¨®mica funcional.

"No lo sab¨ªamos, pero hab¨ªamos inaugurado el camino conceptual hacia la des-extinci¨®n mediante manipulaci¨®n de genes informativos"

Lo que hicimos fue insertar las dos versiones del gen MC1R de mamut (con y sin las mutaciones encontradas) en c¨¦lulas pigmentarias que estaban en placas de cultivo. Al incorporar el gen expresaron en sus membranas la prote¨ªna del mamut y despu¨¦s las hicimos interaccionar in vitro con la hormona MSH, y pudimos medir en el laboratorio el resultado de dicha interacci¨®n. Encontramos que el haplo tipo mam¨²tico con las tres mutaciones presentaba una ca¨ªda del 65% en la capacidad de interacci¨®n entre la MC1R y la MSH (la mayor proporci¨®n de dicho fen¨®meno era debida a una ¨²nica mutaci¨®n, la tercera, que cambiaba un amino¨¢cido, la arginina por otro, la ciste¨ªna en la posici¨®n 67. El resultado de dicha ca¨ªda era la s¨ªntesis de feomelanina en vez de eumelanina. Esto nos indicaba, por tanto, que deb¨ªa haber habido mamuts tanto de pelaje claro o rojizo, como de color marr¨®n oscuro. No sab¨ªamos, desde luego, si ese rasgo ten¨ªa alg¨²n papel adaptativo y, por tanto, si era importante para entender a los mamuts, y tampoco sab¨ªamos su frecuencia porque solo hab¨ªamos analizado cuatro ejemplares. Existen numerosos mam¨ªferos cuyas especies o formas en climas ¨¢rticos presentan una pigmentaci¨®n distinta (m¨¢s clara o incluso blanca). Pero se trata normalmente de una cuesti¨®n de camuflaje contra el fondo nevado y no parec¨ªa que los mamuts pudieran tener necesidad de pasar desapercibidos (ni forma de hacerlo).

En todo caso, nuestro estudio dej¨® sentadas las bases para empezar a pensar en que los rasgos externos de los mamuts, y en general de las especies extintas, deb¨ªan de poder investigarse desde los genes y que conocer unos era comprender los otros. No lo sab¨ªamos, pero hab¨ªamos inaugurado el camino conceptual hacia la des-extinci¨®n mediante manipulaci¨®n de genes informativos. Es evidente, adem¨¢s, que la pigmentaci¨®n es uno de los rasgos clave en la conformaci¨®n de una especie, y que cualquier estudio futuro deber¨ªa tenerla como prioritaria si se quisiera que la especie des-extinguida, fuera cual fuera, tuviera el aspecto ¡°correcto¡±.