Los dientes conservados con permafrost, de hasta 1,6 millones de años, identifican un nuevo tipo de mamut en Siberia. El genoma de un millón de años está aquí. Los dientes de mamut conservados en el permafrost del este de Siberia han producido el ADN antiguo más antiguo registrado, llevando la tecnología cerca de sus límites, pero tal vez no más allá.
El ADN genómico extraído de un trío de especímenes de dientes excavados en la década de 1970 ha identificado un nuevo tipo de mamut que dio lugar a una especie norteamericana posterior. Los hallazgos fueron publicados en la Naturaleza el 17 de febrero
1 .
“Amo el papel. He estado esperando ese documento durante, qué, ocho años ”, dice Ludovic Orlando, un especialista en ADN antiguo en el Centro de Antropobiología y Genómica de Toulouse en Francia, quien codirigió un esfuerzo de 2013 que secuenció el anterior más antiguo ADN antiguo: un genoma de un hueso de pata de caballo de 560.000 a 780.000 años
2 . “Me complace perder este récord, porque fue muy pesado”, dice.
Los investigadores habían sospechado que el ADN antiguo podría sobrevivir más de un millón de años, si se podía encontrar la muestra correcta. Una vez que un organismo muere, sus cromosomas se rompen en pedazos que se acortan con el tiempo. Eventualmente, las hebras de ADN se vuelven tan pequeñas que, incluso si se pueden extraer, pierden su contenido de información.
El equipo de Orlando descubrió que fragmentos tan cortos como 25 letras de ADN en su hueso de caballo, del territorio canadiense del Yukón, aún podían interpretarse. Estimaron que los restos de un millón de años conservados en el frío constante del permafrost, que ralentiza la fragmentación del ADN, también deberían contener fragmentos de ADN de esa longitud. "Mi única duda: ¿existe tal muestra?" Orlando dice.
Sueño decadal
Love Dalén, un genetista evolutivo del Museo Sueco de Historia Natural (SMNH) en Estocolmo, había estado jugando con la idea de secuenciar restos de mamut muy viejos desde que encontró por primera vez una colección de ellos, en 2007. Las muestras que su equipo secuenciaron, una de un mamut lanudo temprano ( Mammuthus primigenius ) y dos asignados a un precursor conocido como mamuts esteparios ( Mammuthus trogontherii ), habían sido excavados por el paleontólogo ruso Andrei Sher.
Fuente: David Diez-del-Molino
Dalén esperaba que el ADN de las muestras pudiera capturar la evolución de los mamuts lanudos y otras especies en acción, pero se mostró escéptico debido a las malas experiencias anteriores con restos mucho más jóvenes encontrados en el permafrost. “No es que todo lo que se encuentra en el permafrost siempre funcione. La gran mayoría de las muestras tienen ADN de mierda ”, dice.
Y de hecho, dos de los tres gigantescos molares de las excavaciones de Sher, recuperados de sedimentos de más de un millón de años, contenían tan poco ADN que Dalén dice que los habría descartado si hubieran sido más jóvenes.
Pero gracias a los avances en la tecnología de secuenciación y la bioinformática, su equipo logró obtener 49 millones de pares de bases de ADN nuclear de la muestra más antigua, encontrada cerca de una aldea llamada Krestovka, y 884 millones de pares de bases de otro diente, llamado Adycha. El análisis del ADN sugirió que la muestra de Krestovka tenía 1,65 millones de años y la muestra de Adycha alrededor de 1,3 millones (ver 'Genomas antiguos'). La tercera muestra, un diente de mamut lanudo de 600.000 años llamado Chukochya, produjo casi 3.700 millones de pares de bases de ADN, más que la longitud de su genoma de 3.100 millones de pares de bases.
Por su forma, los dos dientes más antiguos parecían pertenecer a mamuts esteparios, una especie europea que los investigadores creen que eran anteriores a los mamuts lanudos y a los mamuts colombianos ( Mammuthus columbi ), una especie norteamericana. Pero sus genomas pintaban un cuadro más complicado. El espécimen de Adycha era parte del linaje que dio origen a los mamuts lanudos, pero el espécimen de Krestovka claramente no lo era.
El equipo de Dalén descubrió que pertenecía a un linaje completamente nuevo. "No podemos decir que sea una especie diferente, pero seguro que lo parece", dice. Aunque la muestra de Krestovka es de Rusia, sospecha que el linaje se aisló de otros mamuts esteparios en América del Norte. El equipo descubrió que los mamuts colombianos remontan la mitad de su ascendencia al linaje de mamuts Krestovka y la otra mitad a los mamuts lanudos. Dalén estima que los dos linajes se mezclaron hace más de 420.000 años.
Un colmillo de un mamut lanudo. Crédito: Love Dalén
La idea de que se pueden formar nuevas especies mediante la mezcla, y no simplemente separándose de una sola especie parental, está ganando popularidad entre los biólogos evolutivos. Pero esta es la primera evidencia de 'especiación híbrida' del ADN antiguo, dice Orlando. "Esto es increíble."
Hendrik Poinar, un especialista en ADN antiguo de la Universidad McMaster en Hamilton, Canadá, dice que diferentes especies de mamuts probablemente hibridaron de forma rutinaria cuando la expansión glacial las unió. Su equipo ha encontrado evidencia de que más tarde mamuts lanudos y colombianos ocasionalmente se cruzaron.
El futuro del ADN antiguo
Aunque los investigadores han estado esperando durante mucho tiempo un genoma de un millón de años, cruzar ese umbral es importante, dice Viviane Slon, paleogenetista de la Universidad de Tel Aviv en Israel. "Hay una diferencia entre lo que creemos que es posible y lo que realmente lo demuestra".
Tom van der Valk, un bioinformático de la Universidad de Uppsala en Suecia que dirigió el trabajo del diente de mamut con los biólogos evolutivos Patrícia Pečnerová y David Díez-del-Molino del SMNH, espera que esto anime a otros laboratorios. "Es una barrera simbólica que espero pueda inspirar y motivar a otros grupos que tienen ideas sobre la secuenciación de tiempo realmente profundo".
Al cruzar el umbral del millón de años, los investigadores del ADN antiguo podrían acceder a las historias tempranas de otros mamíferos grandes y pequeños, dice Dalén. Muestras muy antiguas de permafrost de bueyes almizcleros, alces y lemmings ahora están en el radar de su laboratorio.
El ADN del mamut no representa la información biomolecular más antigua del registro fósil. En 2016, los investigadores informaron secuencias de proteínas de cáscaras de huevo de avestruz de 3.8 millones de años de Tanzania
3 , y en 2019 otro equipo decodificó proteínas de un diente de rinoceronte de 1.77 millones de años de Georgia
4 . Las secuencias de proteínas tienden a ser mucho menos informativas sobre la ascendencia de un organismo que el ADN. Pero las moléculas de proteína son mucho más resistentes, por lo que los investigadores pueden usarlas para obtener información de fósiles muy antiguos que se encuentran en lugares sin permafrost. Las muestras de avestruces y rinocerontes provienen de sitios arqueológicos famosos por los restos de homínidos.
Las posibilidades de encontrar restos de un millón de años de antiguos parientes humanos en el permafrost son muy bajas, dicen los investigadores. Pero Dalén cree que el entorno adecuado, como una cueva profunda, podría producir muestras tan antiguas. Los primeros restos neandertales de una cueva española que datan de hace 430.000 años representan el ADN más antiguo de un antiguo pariente humano descubierto hasta ahora
5 . “Encontrar un homínido en el tipo de contexto ideal para la conservación como sería el permafrost sería un sueño”, dice Slon.
En cuanto al límite de edad probable del ADN antiguo, Dalén dice que es fácil de determinar: “2,6 millones de años. Ese es el límite del permafrost. Antes de eso, hacía demasiado calor ".
doi:
https://doi.org/10.1038/d41586-021-00436-xLea el artículo relacionado de News & Views:
'Un gigantesco paso atrás en el tiempo genómico'Referencias.
van der Valk, T. et al. Naturaleza https://doi.org/10.1038/s41586-021-03224-9 (2021).
