Nuevo récord de ADN más antiguo: dos millones de años

Se ha identificado por primera vez ADN de dos millones de años de antigüedad, lo que “cambiará las reglas del juego” de la evolución, admiten los autores de este estudio que publica la revista Nature.

Lo han logrado gracias al hallazgo de fragmentos microscópicos de ADN ambiental en sedimentos de la Edad de Hielo en el norte de Groenlandia. El desarrollo de la tecnología actual ha permitido definir que son un millón de años más antiguos que el anterior registro, procedente de ADN extraído de un hueso de mamut siberiano.

Esta información genética se ha utilizado para cartografiar un ecosistema de hace dos millones de años que soportó un cambio climático extremo. Los investigadores esperan que los resultados puedan ayudar a predecir las consecuencias medioambientales a largo plazo de la emergencia climática actual.

«Por fin se ha abierto un nuevo capítulo que abarca un millón de años más de historia y, por primera vez, podemos observar directamente el ADN de un ecosistema del pasado tan lejano en el tiempo”, dice Eske Willerslev, codirector de la investigación en el St John’s College de la Universidad de Cambridge (Reino Unido).

Sedimentos en la boca de un fiordo

Las muestras incompletas, de unas pocas millonésimas de milímetro, se obtuvieron de la Formación København, un depósito de sedimentos de casi 100 metros de espesor situado en la boca de un fiordo del Océano Ártico, en el punto más septentrional de Groenlandia. En total, recabaron 41 muestras útiles encontradas escondidas en la arcilla y el cuarzo.

«Las antiguas muestras de ADN se encontraron enterradas a gran profundidad en un sedimento que se había acumulado [en aquella época] durante 20.000 años. El sedimento se conservó finalmente en el hielo o en el permafrost y, lo que es más importante, no fue perturbado por los humanos durante dos millones de años», apunta Kurt H. Kjær, que también codirige el trabajo desde el Centro de Geogenética de la Fundación Lundbeck en la Universidad de Copenhague (Dinamarca), del que Willerslev es director.

El clima de Groenlandia en aquella época era entre 10 ºC y 17 ºC más cálido que el actual. Los sedimentos se acumulaban metro a metro en una bahía poco profunda. «El ADN puede degradarse rápidamente, pero hemos demostrado que, en las circunstancias adecuadas, podemos retroceder en el tiempo más de lo que nadie se hubiera atrevido a imaginar», subraya Willerslev.

Rastros de renos, lemmis y hasta mastodontes

Los científicos descubrieron pruebas de animales, plantas y microorganismos, como renos, liebres, leminos y abedules y álamos; incluso hallaron que el mastodonte, un mamífero de la Edad de Hielo, llegó hasta Groenlandia antes de extinguirse. Anteriormente se pensaba que el área de distribución de estos animales, parecidos a los elefantes, no se extendía hasta Groenlandia desde sus orígenes conocidos en América del Norte y Central.

El trabajo de investigación realizado por 40 investigadores de Dinamarca, Reino Unido, Francia, Suecia, Noruega, EE UU y Alemania permitió desvelar los secretos de los fragmentos del ADN. El proceso fue minucioso: primero tenían que determinar si había ADN oculto en la arcilla y el cuarzo y, si aparecía, podían separarlo del sedimento para examinarlo.

La respuesta, finalmente, fue afirmativa. Los investigadores compararon cada uno de los fragmentos de ADN con extensas bibliotecas de ADN recogidas de animales, plantas y microorganismos actuales. Así comenzó a surgir una imagen del ADN de árboles, arbustos, aves, animales y microorganismos.

Algunos de los restos eran fáciles de clasificar como predecesores de las especies actuales, otros solo podían relacionarse con el género, y algunos procedían de especies imposibles de ubicar.

Las muestras de hace dos millones de años también ayudan a los académicos a hacerse una idea de una etapa hasta ahora desconocida en la evolución del ADN de una serie de especies que aún existen en la actualidad.

Un hito posible gracias a los avances tecnológicos

«Las expediciones son costosas y muchas de las muestras se tomaron en 2006, cuando el equipo estaba en Groenlandia para otro proyecto, y se han almacenado desde entonces. No fue hasta que se desarrolló una nueva generación de equipos de extracción y secuenciación que hemos podido localizar e identificar fragmentos de ADN extremadamente pequeños y dañados en las muestras de sedimentos. Esto significó que, por fin, pudimos cartografiar un ecosistema de dos millones de años», apunta Kjær.

Al revisar los antiguos restos genéticos de la Formación Kap København, también encontraron de una amplia gama de microorganismos, incluyendo bacterias y hongos, que siguen mapeando. En un futuro trabajo de investigación se presentará una descripción detallada de cómo funcionaba biológicamente la interacción -entre animales, plantas y organismos unicelulares- dentro del antiguo ecosistema del punto más septentrional de Groenlandia.

Ahora se espera que algunos de los «trucos» del ADN vegetal de hace dos millones de años descubiertos puedan utilizarse para ayudar a que algunas especies en peligro de extinción sean más resistentes al calentamiento del clima.

«El ecosistema de Kap København, que no tiene equivalente en la actualidad, existía a temperaturas considerablemente más altas que las de hoy en día. A primera vista, el clima parece haber sido similar al que esperamos en nuestro planeta en el futuro debido al calentamiento global», asegura Mikkel W. Pedersen, coprimer autor del trabajo e investigador del Centro de Geogenética de la Fundación Lundbeck.

Una nueva etapa en la detección de ADN

Uno de los factores que más interés despiertan de este estudio es conocer hasta qué punto las especies son capaces de adaptarse al cambio de condiciones que se produce por un aumento significativo de la temperatura.

“Los datos sugieren que hay más especies que pueden evolucionar y adaptarse a temperaturas muy variables. Pero, sobre todo, estos resultados muestran que necesitan tiempo para hacerlo. La velocidad del calentamiento global actual significa que los organismos y las especies no tienen ese tiempo, por lo que la emergencia climática sigue siendo una enorme amenaza para la biodiversidad y el mundo: la extinción está en el horizonte para algunas especies, incluidas las plantas y los árboles», advierte Pedersen.

El investigador Kjær, asevera: «Es posible que la ingeniería genética pueda imitar la estrategia desarrollada por plantas y árboles hace dos millones de años, para sobrevivir en un clima caracterizado por el aumento de las temperaturas y evitar la extinción de algunas especies, plantas y árboles. Esta es una de las razones por las que este avance científico es tan significativo, ya que podría revelar cómo intentar contrarrestar el devastador impacto del calentamiento global».

El ADN suele sobrevivir mejor en condiciones frías y secas, como las que han prevalecido de forma mayoritaria en el material en Kap København.

“Ahora que hemos conseguido extraer ADN antiguo de la arcilla y el cuarzo, es posible que la arcilla haya conservado el ADN antiguo en entornos cálidos y húmedos en yacimientos encontrados en África”, pronostica Willerslev, y añade: «Si podemos empezar a explorar el ADN antiguo en los granos de arcilla de África, es posible que podamos reunir información innovadora sobre el origen de muchas especies diferentes, quizás incluso nuevos conocimientos sobre los primeros humanos y sus antepasados; las posibilidades son infinitas».

Referencia:

«A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA». Nature, 2022