El ADN del millón de años (entrevista a David Díez del Molino)

David Díez del Molino

El Mamut quizás sean el animal más icónico de las eras glaciares que se sucedieron en la tierra durante el pleistoceno. Con su gran tamaño y su poblado pelaje, este pariente evolutivo del elefante era un mamífero social perfectamente adaptado a su ambiente ecológico.

La simpática imagen de un antipático y solitario Mamut de buen corazón (hacia otras especies) que proyectó Blue Sky en su película de animación La Edad de Hielo (y secuelas), muy probablemente no se correspondería bien con la de un Mamut prototípico de carne y hueso y melenas de los que poblaron Eurasia en aquellos lejanos y fríos tiempos. Es de suponer que los Mamuts eran animales muy sociales que iban en grupos familiares, y muy inteligentes, como los actuales elefantes, capaces de desarrollar una cultura propia y de comunicarse entre sí de forma fluida. 

Tratándose de un conjunto de especies, la de los Mamuts, que podían quedar preservados en el permafrost, particularmete propicio para conservar restos de animales en mejores condiciones que otros terrenos cuyas condiciones edafológicas y temperaturas acelerararan el proceso de descomposición, han llegado fragmentos relativamente bien conservados a manos de los científicos que los estudian con detenimiento. 

Nuevas técnicas para extraer y manipular ADN antiguo permitieron mediada la primera década de este siglo a Svante Päabo, director del Departamento de Genética del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, y a su equipo, con la colaboración del equipo científico de la empresa americana 454 Life Sciences, obtener muestras útiles de ADN Neandertal, en lo que fue un hito considerable para la investigación de nuestro pasado evolutivo y el conocimiento del grado de hibridación de las especies homininas (y humanas) neanderthalensis y sapiens. El campo de la paleogenética lograba su más sonoro éxito desde su surgimiento en los años 80 del siglo XX. 

Hablar de Mamut es hablar de varias especies de Mamut. El proceso de especiación entre Mamuts no es sencillo de discernir, si bien la morfología de las distintas especies extraídas del registro fósil en distintas localizaciones geográficas apuntaba ya a varias especies. Sin embargo el fenotipo de una especie no puede dar tan bien las claves de su devenir como tal tan bien como el genotipo. 

Pero ¿dónde encontrar un genotipo de un fósil, o un rastro genético identificable sobre el que comenzar a componer un puzle de genotipo? ¿Podría quedar rastro genético aprovechable para investigar en un animal que quedó congelado hace más de un millón de años? Pääbo y su equipo habían obtenido muestras de humanos que vivieron hace decenas de miles de años, y tuvieron que trabajar duro para sacar adelante el Proyecto Genoma Neandertal a partir de ellas. Otros investigadores extrajeron ADN de un equino de hace medio millón de años, logrando extraer el ADN más antiguo conocido hasta ahora. Pero ¿Cómo sería imaginable sacar muestras de un Mamut que se paseó por Siberia hace un millón doscientos mil años? 

Proyectarse mucho más atrás en el tiempo era un reto de una magnitud grande como el mismo Mamut. 

Era condición necesaria pero no suficiente encontrar un ejemplar muy bien conservado en la nevera del permafrost. Y se encontraron restos no de uno, sino de tres Mamuts. Uno de 1,2 millones, otro de 1,1 millones y un tercero de 800,000 años.

Un equipo internacional dirigido desde el Centro de Paleogenética de Estocolmo por Love Dálen, compuesto por Patrícia Pečnerová, Tom van der Valk y el español David Díez del Molino, ha sacado a la luz suficiente información de los ancestrales Mamuts a partir de restos de ADN muy fragmentarios y escasos, como para poder trazar linajes en este grupo de especies de probóscideos.

David Díez del Molino nos ha respondido unas preguntas sobre este nuevo hito en la paleogenética en el que ha participado. Desde aquí le agradecemos su amabilidad y su disponibilidad para aclararnos algunos conceptos, y le felicitamos por su gran trabajo.

Mammuthus primigenius. Pintura de Mauricio Antón.

1.- ¿Cómo se da caza, científicamente, a un Mamut de hace más de un millón de años?

Hacen falta una serie de herramientas adecuadas y un grupo de científicos excelente. En nuestro caso las herramientas principales han sido unos métodos de laboratorio de ADN antiguo lo suficientemente maduros para recuperar cantidades minúsculas y fragmentadas de ADN, y unos programas y algoritmos informáticos diseñados para lidiar con los problemas que presenta este ADN tan degradado. Por suerte hemos contado también con un grupo magnífico de científicos, capaces de usar bien esas herramientas, que incluía expertos en paleontología, geología, laboratorio molecular, geńetica de poblaciones y análisis computacionales.

2.- ¿Cuáles son los genes del puzle para reconstruir un animal tan antiguo con razonable fiabilidad?

Siempre intentamos recuperar el genoma completo. El problema es que estas muestras tan antiguas contienen tan poco ADN y está tan degradado que sólo se pueden recuperar fracciones de su genoma. Por ejemplo, de Krestovka, la muestra más antigua del estudio, datada de hace unos 1,2 millones de años sólo hemos podido recuperar menos del 1% de su genoma. Aunque esto parezca muy poco, ¡en realidad se trata de millones de secuencias de ADN! Todos los resultados que presentamos son robustos y fiables.

3.- Sabemos que vuestro trabajo es un hito en lo que se refiere a extracción de información biológica ancestral, y también que lo es para entender mejor la evolución de los Mamuts y sus especiaciones. ¿Dónde está el límite temporal para encontrar ADN fósil? ¿Qué nos dice este hallazgo de la evolución y de la especiación en general, tomando como punto de partida lo que se ha descubierto del Mamut?

Una de las características de nuestras muestras es que se han preservado en permafrost. Justo al morir el animal, o poco después de la muerte, los restos se congelaron y han permanecido así hasta que los hemos podido secuenciar. Esto ha permitido que el ADN no se haya degradado completamente, como ocurre con la gran mayoría de muestras de esa edad. Somos optimistas y pensamos que se encontrarán muestras más antiguas que las nuestras con ADN preservado, y que probablemente sea en depósitos de permafrost. En este caso, el permafrost más antiguo data probablemente de hace unos 2.6 millones de años, por lo que pensamos que este puede ser el límite de edad.

Nuestro estudio sugiere que se puede recuperar información genética de una época en la que muchas de las especies que existen hoy se encontraban en expansión y diversificación. Creemos que esto puede cambiar la forma en la que vemos su evolución al permitirnos descubrir aspectos de otra forma imposibles de descubrir.

4.- Las nuevas tecnologías y técnicas de laboratorio nos están permitiendo ver mucho más allá de lo que veíamos hasta ahora. ¿Cómo se trabaja en un moderno laboratorio como el vuestro? ¿Cómo se combinan tecnología bioinformática, conocimiento, imaginación, trabajo en equipo...? ¿Cuándo llegó el Eureka?

Mucho del esfuerzo en nuestro laboratorio está dirigido a evitar la contaminación de las muestras mientras trabajamos en el laboratorio. Por ejemplo, nos tenemos que vestir con trajes aislantes, máscaras con pantalla, varias capas de guantes, cubre botas, etc. Cualquier precaución para evitar que nuestro ADN acabe en los tubos de ensayo.

Uno de los primeros análisis que hicimos, justo después de recibir las secuencias de ADN y filtrarlas cuidadosamente para evitar ADN contaminante, fue reconstruir el árbol filogenético de todos los mamuts y poner nuestras muestras en él. Cuando vimos que estas tres muestras eran claramente versiones antiguas de algunos de los linajes supimos que teníamos ADN muy antiguo. Ese fue lo más parecido a un momento Eureka.

5.- Tu trayectoria científica me hace pensar que buscabas un mosquito y te topaste con un Mamut, pero estoy seguro que no es tan sencillo. ¿Cómo percibes tu trayectoria mirando hacia atrás y procurando eludir sesgos retrospectivos y caminos rectos? ¿Cuánto de azar y cuánto de necesidad hay en una trayectoria científica?

Aunque mi formación trabajé con otras especies siempre me he interesado en temas relacionados con la genética de poblaciones, que es mi especialidad. Diría que es la línea que conecta toda mi carrera. Hasta hoy he estudiado, aves, peces, humanos antiguos, rinocerontes, gorilas, insectos, ¡y por supuesto mamuts!

Diría que hay un poco de azar, pero no mucho. En todos los proyectos en los que me he involucrado las cuestiones científicas han sido el elemento más importante, no la preferencia en algún grupo de especies.

6.- Parece haber evidencias suficientes para afirmar que la extinción de gran parte de la megafauna del pleistoceno (Mamuts incluidos) se debió a la actividad cinegética de nuestros ancestros. ¿Qué otras especies de megafauna pueden albergar aún no descompuesto por completo, algo. de ADN que les dio la vida? ¿Qué condiciones tuvieron que darse en el lejano pasado y en el tiempo presente para que los paleontólogos encuentren un fósil con ADN aprovechable para la investigación?

En esto no estoy completamente de acuerdo. La evidencia que los humanos cazamos mamuts y otras especies de megafauna durante la última edad del hielo no es suficiente para afirmar que hemos sido la causa de su extinción. Por ejemplo, hace muy poco publicamos el genoma del rinoceronte lanudo a partir de una muestra de hace unos 18,500 años. En este estudio no observamos ningún efecto en sus poblaciones pese a coexistir con humanos durante más de 13,000 años. Sin embargo los rinocerontes lanudos se extinguieron unos 4,500 años después, coincidiendo con un cambio drástico del clima al final de la edad de hielo.

En mi opinión, igual que en el caso del rinoceronte, creo que muchas de las extinciones de megafauna que se atribuyen a la acción humana, incluida la extinción del mamut, son en realidad interacciones complejas de la evolución con cambios climáticos del pasado.

7.- Ahora que tenemos al Mamut, ¿Cuál es el siguiente paso? ¿Cuáles son tus próximos proyectos? ¿Cuál es tu sueño como investigador?

¡Más mamuts! Se trata de una especie tan interesante y que se puede estudiar desde tantos puntos de vista que no nos vamos a cansar de hacer estudios sobre ellos. El origen, su evolución, su extinción... tenemos varios estudios en el horizonte y muchos más planeados para el futuro.

También queremos explorar muestras muy antiguas de otras especies de megafauna. En los próximos años vamos a intentar romper nuestro propio récord de ADN antiguo.

El colmillo del Mamut perdido en la noche de los tiempos