Hallan en dientes de mamut de un millón de años el ADN más antiguo del mundo

Un equipo de científicos ha secuenciado el ADN más antiguo hasta la fecha, traspasando una barrera simbólica en el estudio de los genomas antiguos y extrayendo información sin precedentes sobre la evolución de estos gigantes extintos de la Edad de Hielo en Norteamérica: los mamuts lanudos y los mamuts colombinos.

Es improbable que este hito genere a una recreación al estilo Parque Jurásico; el estudio no es el primero que secuencia el genoma de un mamut, ni tampoco acerca a la humanidad a resucitar al animal. El estudio del ADN de más de un millón de años, publicado el miércoles en la revista Nature, marca un hito en el estudio del ADN antiguo, un campo en rápido crecimiento, y casi duplica el récord del genoma más antiguo que se ha secuenciado.

El ADN procede de tres molares de mamut hallados en Siberia a principios de la década de 1970 por el paleontólogo ruso Andrei Sher, una leyenda en este campo por su estudio de los mamuts. Los investigadores estiman que el diente más reciente de los tres tiene entre 500 000 y 800 000 años, mientras que los dos más antiguos tienen entre un millón y 1,2 millones de años. El siguiente ADN más antiguo que se ha secuenciado procedía de un fósil de caballo de casi 700 000 años hallado en el territorio del Yukón, en Canadá.

«Traspasar esta barrera mágica de más de un millón de años abre un nuevo intervalo de tiempo, por así decirlo, y una perspectiva evolutiva», afirma Tom van der Valk, autor principal del estudio y bioinformático de la Universidad de Uppsala que trabajó en el estudio en el Centro de Paleogenética de Estocolmo, Suecia.

Los hallazgos añaden detalles sorprendentes a lo que saben los científicos sobre la evolución de los mamuts de Norteamérica. Por ejemplo, el ADN antiguo de los dientes sugiere que el mamut columbino, una de las principales especies norteamericanas de mamut, es un híbrido que surgió hace entre 400 000 y 500 000 años, un hecho que solo se ha descubierto porque el ADN más antiguo del estudio precede a este cruce. «En el caso de organismos de mayor orden como los vertebrados, no se me ocurre ni un solo ejemplo en el que los humanos hayamos tomado una muestra antes del origen de una especie», afirma el coautor del estudio Love Dalén, genetista del Centro de Paleogenética.

Cuanto más antiguos sean los registros del ADN, más pueden aprender los científicos sobre cómo funciona la evolución. Los autores señalan que el éxito del estudio también significa que, en condiciones perfectas, podría ser posible obtener pruebas de un pasado evolutivo aún más lejano, posiblemente de varios millones de años. (Si fuera más antiguo, el ADN se descompondría en fragmentos demasiado pequeños para ensamblarlos.)

El análisis de los dientes comenzó en el 2017, cuando el Centro de Paleogenética recibió muestras de los molares de la Academia de Ciencias de Rusia. Con trajes de protección que ahora, en la era de la COVID-19, nos resultan tristemente familiares, un equipo liderado por la genetista Patrícia Pečnerová, ahora investigadora posdoctoral en la Universidad de Copenhague, Dinamarca, molió 50 miligramos de polvo de cada muestra. A continuación, Pečnerová extrajo cuidadosamente pequeñas cantidades de ADN de cada pizca de polvo con una serie de baños químicos, que concentraron el ADN en gotitas de fluido de apenas el tamaño de un grano de pimienta.

«Básicamente, estoy como en una crisálida —con una mascarilla y una pantalla facial— para intentar minimizar la contaminación», afirma Pečnerová. «Una sola célula [humana] podría caer en el tubo» y arruinar la muestra.

Secuenciar el ADN fue solo el primer paso. Después, van der Valk y sus colegas tuvieron que garantizar que solo se concentraban en los fragmentos de ADN que fueran realmente antiguos y cuyo origen fuera un mamut. Al fin y al cabo, los dientes habían estado enterrados durante un millón de años en un permafrost lleno de microbios y habían sido excavados y manipulados por innumerables científicos a lo largo de casi cinco décadas. A pesar de los esfuerzos para prevenir la contaminación, los investigadores tuvieron que hacer frente al ADN adicional que habían capturado los dientes en sus viajes.

Tras semanas de cómputos informáticos del ADN secuenciado, el equipo logró identificar con precisión fragmentos de ADN de mamut de solo 35 pares de bases y mapearlos en un genoma que, en vida, tenía más de 3000 millones de pares de bases.

Una sorpresa en la secuencia

El nuevo estudio ya ha arrojado luz sobre cómo evolucionaron los mamuts de Norteamérica. Para sorpresa de los investigadores, las secuencias de ADN del nuevo estudio son tan antiguas que preceden a los orígenes del mamut columbino, una de las dos principales especies de mamut que vivieron en Norteamérica. Esto ha proporcionado a los científicos nueva información sobre cómo evolucionaron los mamuts.

Hace 1,5 millones de años, los parientes del mamut de la estepa de Europa y Asia habían llegado a Norteamérica desde Siberia, cruzando un puente terrestre que ahora está cubierto por el estrecho de Bering. Más adelante, estos recién llegados darían lugar al mamut columbino. Hace entre 100 000 y 200 000 años, Norteamérica albergaba al menos dos tipos principales de mamuts: mamuts lanudos en el norte y mamuts columbinos que se extendían hacia el sur, llegando hasta México. Los investigadores también sabían por estudios genéticos pasados que los mamuts columbinos y los mamuts lanudos se cruzaron.

Durante años, los paleontólogos han utilizado los distintivos molares superiores de los mamuts para diferenciar las especies. Tradicionalmente, basándose en los dientes de mamut fosilizados, los paleontólogos habían supuesto que los mamuts presentes en Norteamérica después de hace 1,5 millones de años eran mamuts columbinos. Pero aunque el registro fósil de dientes muestra continuidad, el registro genético del nuevo estudio de ADN revela cambios.

Dos de los genomas de mamut del nuevo estudio pertenecen al linaje que más adelante dio lugar a los mamuts lanudos. Pero el ADN del diente más antiguo de los tres, que los científicos han llamado Krestovka por el río donde lo encontraron, parece clasificarse en un linaje genético desconocido que hace 1,5 millones de años se separó del linaje que contenía los otros dos dientes.

Cuando el equipo de van der Valk comparó el genoma de mamut misterioso con el ADN de mamut columbino ya secuenciado, los investigadores llegaron a una conclusión asombrosa: el mamut columbino es un híbrido que surgió hace entre 400 000 y 500 000, después de que los mamuts de Krestovka y los mamuts lanudos siberianos se cruzaran en algún lugar de Siberia, Norteamérica o Beringia, el puente terrestre que conectaba ambos lugares en el pasado.

Después del segundo cruce en Norteamérica, hace unos 200 000 años, el mamut columbino obtuvo otro 11 o 13 por ciento de su genoma de los mamuts lanudos. Para cuando se extinguió el mamut columbino, hace unos 12 000 años, casi tres quintas partes de su genoma podían rastrearse hasta el mamut lanudo, mientras que los otros dos quintos procedían del enigmático mamut de Krestovka, que solo se conoce a partir del ADN contenido en un solo diente.

El estudio también demuestra lo bien —y lo temprano— que se adaptaron los mamuts al frío. Estudios previos de ADN han profundizado en los detalles genéticos sobre cómo sobrevivía el mamut lanudo en bajas temperaturas. Pero muchas de las variantes genéticas responsables de la capacidad del mamut lanudo para resistir al frío aparecieron en mamuts mucho más antiguos. El nuevo estudio ha desvelado que hasta el 85 por ciento de las variantes de los mamuts lanudos ya estaban presentes hace más de un millón de años en los mamuts de la estepa de Siberia, parientes ancestrales de los mamuts lanudos.

Para cuando se alcanzó esa marca del millón de años, los mamuts ya vivían en latitudes elevadas, según las evidencias fósiles, así que no es sorprendente que estos titanes se adaptaran para resistir al frío. Sin embargo, el estudio permite atisbar el ritmo de este proceso de acondicionamiento. Los mamuts parecen haber desarrollado estas variantes de genes adaptados al frío a un ritmo más o menos constante, no a intervalos.

Los detalles en el ADN

Los paleontólogos afirman que la revelación de que los mamuts columbinos eran híbridos avivará la nueva evaluación del registro fósil de los mamuts norteamericanos, que ya está en marcha.

Una reciente investigación que compara dientes fosilizados de mamut con árboles familiares genéticos ha desvelado que la forma y el tipo de dientes se solapaban considerablemente entre las regiones de Norteamérica. El nuevo estudio acentúa esta idea: no se produce un gran cambio en los dientes fosilizados de los mamuts norteamericanos antes y después de hace 500 000 años, aunque los cambios genéticos que dieron lugar al mamut columbino fueron inmensos.

«Sin la genética, normalmente analizaríamos la morfología, o los cambios de forma, y sin esos cambios de forma no podemos documentar cambios en las especies», afirma Lindsey Yann, paleontóloga del Monumento Nacional Mamut de Waco en Texas, Estados Unidos. «Cuando se añade ese componente genético, podemos separar las cosas y tenemos los datos para demostrarlo».

Para Adrian Lister, coautor del estudio, paleontólogo del Museo de Historia Natural de Londres y uno de los mayores expertos mundiales en mamuts, el estudio también pone de relieve una tensión persistente: cómo definir los dientes de los mamuts norteamericanos en los casos en los que aún no ha aparecido ADN. Genéticamente hablando, si los mamuts columbinos no aparecieron hasta hace entre 400 000 y 500 000 años, ¿cómo deberían definir los paleontólogos los dientes de mamuts más antiguos que parecen idénticos? Hasta la fecha, nadie ha publicado ADN de dientes de mamuts norteamericanos de más de medio millón de años.

Dalén afirma que, para obtener más piezas del rompecabezas, sus colegas y él quieren intentar aplicar sus capacidades a los dientes de mamuts norteamericanos. El equipo ya ha identificado un diente de mamut de 500 000 años de Canadá y un diente de 200 000 años que probablemente perteneció a un mamut lanudo como posibles candidatos para la futura secuenciación.

Y ahora que los científicos han traspasado la barrera del millón de años, es solo cuestión de tiempo que un ADN aún más antiguo revele sus secretos. «Esa es la pregunta del millón de dólares», afirma Dalén. «Hemos visto los datos que tenemos y creemos que sería relativamente fácil traspasar los dos millones si tuviéramos un buen espécimen».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.