El ADN más antiguo jamás recuperado muestra el paraíso que era el actual desierto polar

Kap København está tan al norte de Groenlandia que mira directamente hacia el polo Norte. Hoy es lo que llaman un desierto polar, con unos pocos días al año libre de hielo que aprovechan líquenes y musgo para sobrevivir. Pero un estudio acaba de demostrar que hace dos millones de años era casi el paraíso en la Tierra. Los autores han encontrado pruebas de que allí vivían centenares de especies. En un bosque de abedules, álamos y pinos, abundaban las plantas aromáticas y florales emparentadas con las rosas. Sobre esta flora prosperaban pequeños herbívoros, como ratones, lemming y conejos. Pero también grandes, como los actuales renos. Incluso había megaherbívoros, como mastodontes ya extinguidos. Lo sorprendente es que no han encontrado fósiles de tanta biodiversidad. Los científicos lo han descubierto porque han sido capaces de extraer el ADN de tanta vida pegado a la tierra.

La recuperación de material genético cada vez más antiguo está reescribiendo la historia de la vida. El ADN es un material frágil, que se deteriora expuesto al ambiente por muchas causas (erosión, acción de enzimas, temperatura, presión, oxidación…). Donde mejor se conserva es en los restos de fósiles que también mejor se preservan, como dientes y huesos. El avance de las técnicas de recuperación y secuenciación de las últimas dos décadas han permitido remontarse más y más atrás. Hace 20 años, la ciencia creía que no se podría recuperar ADN ancestral que tuviera más de 100.000 años. Hace una década, científicos españoles lograban extraer ADN mitocondrial (que se encuentra dentro de la célula, pero fuera del núcleo celular) de humanos que vivieron en Atapuerca hace 400.000 años. En 2013, lograron secuenciar el genoma de un ancestro de los caballos que vivió hace 700.000 años. Pero el año pasado, otro grupo de investigadores marcó un hito al lograr extraer información genética de mamuts conservados en el permafrost siberiano desde hacía más de un millón de años. Ahora, el ADN encontrado en Kap København dobla la marca, remontándose hasta hace entre 2,1 y 1,9 millones de años. Esta vez no se trataba de un fósil. En esta ocasión lo han recuperado del suelo, literalmente.

El trabajo, publicado en la revista científica Nature, está liderado por Eske Willerslev, investigador tanto de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), como director del Centro de GeoGenética de la Universidad de Copenhague (Dinamarca). “Esta es la historia más larga en la que he estado involucrado, porque empezamos en 2006 cuando fuimos a Groenlandia a recoger muestras”, dijo en una presentación en línea a varios periodistas. Con las técnicas tradicionales de la paleontología, en el páramo costero de Kap København apenas habían encontrado unas decenas de granos de polen de plantas del pasado y un único fósil, el de lo que creen era una liebre o un conejo. Así que ni había fósiles de los que extraer ADN. Aun así, fueron acumulando capas de tierra con la esperanza de sacarles algo de información a medida que la técnica avanzara. “Cada vez que había mejoras en temas de extracción [de material genético] o en tecnologías de secuenciación, volvíamos a revisar las muestras, pero fallamos, fallamos y volvimos a fallar”, añade. Pero todo cambió hace unos años.

Una de las cosas nuevas que exploramos aquí era ver cómo el ADN se unía a los minerales

Karina Sand, investigadora del Centro de GeoGenética de la Universidad de Copenhague

Desde hace apenas un lustro, varios grupos científicos están estudiando la posibilidad de extraer información genética no del organismo al que pertenecía, sino del ambiente en el que estuvo. La novísima disciplina se centra en el ADN ambiental, en concreto en el ADN antiguo en sedimentos (sedaDNA, por su acrónimo en inglés). En uno de estos grupos estaba Karina Sand, ahora también en la Universidad de Copenhague y coautora del estudio. “Una de las cosas nuevas que exploramos aquí era ver cómo el ADN se unía a los minerales”, cuenta. Una vez descompuesto el ser vivo al que pertenecía, el material genético se adhiere al sustrato. Así, han comprobado que unos sedimentos absorben más 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 después cuesta mucho arrancárselo, hasta cuatro veces más que al cuarzo. Hallar material genético en el sustrato geológico ya es todo un avance, pero lograr extraerlo y analizarlo es lo que les ha debido merecido publicarlo en Nature.

El científico español Antonio Fernández Guerra, también del Centro de Geogenética danés y coautor de la investigación, cuenta en una conversación telefónica como fue trabajar con el ADN ambiental descubierto en Kap København: “Tienes que pensar cómo era hace dos millones de años atrás. Tenías el tipo de bosque que describimos, con los árboles, 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 más difícil. Y cualquier organismo que estaba viviendo en la costa hace dos millones de años también estaría en el ADN ambiental. Cuando se coge una muestra de secuencias genéticas, ahí tienes un montón de bacterias y arqueas, así que tienes que pasar a través de todo ese ruido para intentar encontrar ese ADN que estaba ahí esperando a ser encontrado desde hace tanto tiempo. Hay veces que por cada millón de secuencias que recuperamos, solo una es válida”.

Pues así, contando agujas entre pajares, los investigadores identificaron más de un centenar de géneros de plantas vegetales. El género es una de las categorías en la que se organiza la vida (las categorías taxonómicas son el dominio, el reino, el filo, la clase, el orden, la familia, el género y, por último, la especie). Identificar especies concretas en ADN ambiental de hace dos millones no debe ser fácil, pero lo han hecho. Por debajo del género, han identificado árboles concretos, como el sauce ártico o el abedul enano. Con los animales lo tuvieron más complicado. Como en todo ecosistema, hay menos animales que plantas, así que identificaron menos ADN animal. No lograron bajar del nivel de familia o del género, aunque han encontrado restos genéticos de vertebrados aún existentes en Groenlandia, como un leming neártico o la liebre ártica, el único animal del que se habían encontrado restos fósiles. También han identificado géneros de pulgas, hormigas y de parientes ya extinguidos de los elefantes y de los actuales renos.

Lo que no han hallado han sido carnívoros. Tiene su lógica, siguiendo la estructura piramidal de la vida, cuanto más alto en la escala, menor número. Los investigadores están convencidos de que, como en otros ecosistemas de latitudes árticas, debía de haber lobos, osos e incluso tigres diente de sable. Lo cuenta Willerslev, el autor sénior de esta investigación: “Obviamente, las plantas son más comunes que los herbívoros y los herbívoros, más comunes que los carnívoros. Probablemente, ese sea el motivo que no hayamos encontrado carnívoros. Sin embargo, diría que, si continuamos secuenciando, tomando muestras y seguimos secuenciando, mi predicción es que en algún momento capturaríamos a alguno de los carnívoros”.

Es fascinante el hecho de que seamos capaces de detectar la presencia de especies en ecosistemas de las que no tenemos evidencia fósil

David Díez del Molino, investigador del Centro de Paleogenética en Estocolmo

David Díez del Molino es investigador del Centro de Paleogenética en Estocolmo (Suecia) y uno de los que recuperaron el ADN de aquellos mamuts de hace un millón de años. No relacionado con el actual estudio, destaca lo novísimo de sus técnicas y los frutos que podrían dar. “El ADN antiguo de sedimentos es uno de los temas más candentes y uno de los campos con más proyección de la paleogenética 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 básicamente imposible”, añade. Pero en su fortaleza está también su debilidad: “La cantidad de ADN que se recupera de cada especie es bastante reducida comparado con el ADN de huesos. Por esa razón, la mayoría de los análisis 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 permitió hacer análisis filogenéticos 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 fósil y que, por lo tanto, eran desconocidas en ese lugar”.

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