Un hallazgo de ADN de hace 52.000 años nos acerca al sueño 'imposible' de revivir mamuts

Un grupo de científicos de Barcelona aún recuerda el emocionante momento en el que vieron, por primera vez, la estructura del genoma de un mamut. Los investigadores del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG) y del Centro de Regulación Genómica (CRG) eran conscientes de que estaban aportando su granito de arena a la historia de la ciencia, pero no sabían lo que se les venía encima. Era marzo de 2020 y, apenas cinco días más tarde y con mucho trabajo por hacer, se vieron encerrados en casa por culpa de la pandemia, como todo el mundo. Al fin, más de cuatro años más tarde, en colaboración con el Baylor College of Medicine (Texas, EEUU) y la Universidad de Copenhague (Dinamarca), aquel estudio acaba de ver la luz en un artículo de la revista Cell.

El trabajo revela el descubrimiento de fósiles de cromosomas antiguos en los restos de un mamut lanudo que murió en Siberia hace 52.000 años y que fue encontrado por el explorador sueco Love Dalén, un hallazgo inédito que, gracias a las técnicas desarrolladas por varios grupos internacionales, permite el ensamblaje de genomas de especies extinguidas. Los pequeños fragmentos de ADN han sobrevivido congelados en una pequeña muestra de la piel de una oreja de este animal y los científicos han podido observar cuál es su disposición en 3D, un avance excepcional para estudiar la historia de la vida en la Tierra.

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El Confidencial

Esta colaboración internacional ha permitido contar los cromosomas de una criatura extinta por primera vez, atrapados en un trozo de carne seca preservado en condiciones ideales en el permafrost siberiano, es decir, el terreno que permanece siempre congelado. El artículo revela que los mamuts tenían 28 pares de cromosomas, como los elefantes actuales, y muestra qué genes estaban activos en su piel. Esta información hace posible ensamblar la secuencia completa de ADN de criaturas que se extinguieron, pero ¿qué significa eso exactamente? ¿Podríamos devolverlas a la vida, como en Parque Jurásico?

La foto del puzle

“El ADN son letras, los humanos tenemos 3.000 millones y el mamut, un número similar”, explica a El Confidencial Marc A. Martí-Renom, profesor de investigación ICREA y jefe de grupo en el CNAG y el CRG. “Habitualmente, tratamos de leerlas en piezas muy pequeñas, que solo tienen un centenar de esas letras, y sin saber cuál es el orden a la hora de ensamblarlas; pero las técnicas de genoma estructural permiten colocarlas, una detrás de otra”, añade. ¿Cómo es posible? Cuando están plegadas dentro del genoma, “si dos piezas de ADN interaccionan mucho, esto quiere decir que están cerca en la secuencia, lo que hace posible construir cromosomas enteros”.

Esa información sobre la estructura del genoma, viendo cómo las diferentes piezas encajaban entre ellas, lo cambia todo. Hasta ahora, con otras muestras de ADN antiguo, los investigadores solo tenían un puzle incomprensible de millones de piezas muy pequeñas. Lo único que se podía hacer es compararlo con otras especies: en el caso del mamut, se comparaba con los elefantes actuales, los más cercanos evolutivamente. Ante la presencia de los mismos genes, los científicos podían suponer que los dos genomas tendrían una misma organización, pero en realidad no lo sabían.

En cambio, el hallazgo de un pedazo de piel tan bien conservado, junto con las técnicas estructurales, es como tener la tapa de la caja del puzle, en la que viene la fotografía completa. “Para nosotros es la guía visual fundamental para saber dónde van las piezas”, explica el investigador español, experto en el pliegue de los genomas y que, habitualmente, trabaja con células actuales, incluyendo las de pacientes y animales. Inmerso ahora en el mundo de la paleogenómica, Martí-Renom explica que con este avance ya no es necesaria la comparativa con los elefantes modernos, puesto que “esa foto estructural te permite montar todo el genoma”.

Uno de los aspectos más destacados del trabajo es el descubrimiento de cuáles eran los genes que estaban activos en ese trozo de piel, de menos de un centímetro cúbico. “Todas las células de nuestro cuerpo tienen el mismo genoma. Sin embargo, las del hígado tienen unas funciones totalmente diferentes a las de las neuronas”, comenta. La diferencia está en los genes que tiene activados cada tipo de célula y eso se ha podido averiguar, también, gracias al descubrimiento de la estructura, porque se correlaciona con la actividad. Es decir, que “los genes que están activos están cerca e interaccionando con otros genes activos; mientras que los inactivos, aparecen unidos a otros inactivos”.

Los delirantes experimentos con carne de vaca

Esta estructura se conserva por varias razones. Los científicos creen que cuando el mamut murió, su carne se deshidrató inmediatamente. “El tejido perdió el agua muy rápido y esto hizo que la piel quedase como disecada. En paralelo, quedó sometido a temperaturas muy bajas y, además, constantes durante los siguientes 52.000 años”, comenta el experto del CNAG y del CRG. “Creemos que se ha mantenido congelada durante todos estos milenios”, afirma, algo que habría sido clave para este extraordinario hallazgo.

Encontrar algo así es muy difícil, ya que habitualmente los investigadores trabajan con muestras que se han descongelado y se han vuelto a congelar. Cuando sucede eso, lo más probable es que los microorganismos aprovechen la oportunidad para corromper los tejidos. En cambio, en este caso, estamos ante una estructura vitrificada. Los investigadores lo llaman así porque el vidrio no es una estructura regular: a nivel microscópico, se parece a un gran atasco en una autopista, pero sin que los coches estén ordenados en fila, sino que cada uno mira hacia un lado, un colapso difícil de deshacer y el motivo por el que “aún hoy en día vemos esa estructura del genoma”

Cynthia Pérez Estrada, investigadora en el Center for Genome Architecture y en la Rice University’s Center for Theoretical Biological Physics, formó parte del equipo de Texas que analizó cómo era esa vitrificación. Para ello, los científicos hicieron experimentos con carne seca de ternera. “Le pasamos un coche por encima, alguien le disparó con un arma de fuego y le lanzaron bolas de béisbol. En cada pedacito que se rompía hicimos experimentos para probar que, de verdad, la estructura aún estaba ahí y, en efecto, aún se encontraba esa estructura tridimensional del genoma, a escala nanométrica, a pesar de que nunca la habíamos maltratado tanto”, explica desde EEUU en conversación con El Confidencial. Por muy burdos que parezcan, las implicaciones de esos ensayos son formidables, porque “demostramos que las oportunidades de encontrar este estado de la materia son más diversas de lo que esperábamos”. Por eso, cree que otros investigadores podrían animarse a buscar restos de ADN bien conservados en las muestras más inesperadas.

Esta investigadora asegura que averiguar cuál era el número de cromosomas del mamut “ya era un descubrimiento enorme, porque nadie lo había podido comprobar antes”. Sin embargo, poder analizar esas estructuras tridimensionales es lo verdaderamente relevante, porque “ofrece la oportunidad de hacer nuevas preguntas que pueden abarcar muchos aspectos de la biología de los elefántidos, pero también del medio ambiente en el que se encontraban los del pasado, completamente diferente al de los elefantes modernos”. De hecho, los autores del trabajo reconocen que les sorprendió el parecido genético entre las dos especies, precisamente, porque viven en condiciones radicalmente distintas. “¿Cómo nos explicamos esta adaptación sin que haya un gran cambio en el genoma?”, se pregunta Martí-Renom. La respuesta estaría en “el cambio de la actividad génica más que grandes reestructuraciones, lo cual es muy interesante”.

Más cerca de resucitar especies

En la actualidad existen varios proyectos privados que pretenden resucitar especies ya extinguidas, en particular, el mamut. La cuestión es si este avance nos sitúa más cerca de ese objetivo. “Nuestro trabajo no tiene nada que ver con resucitar el mamut”, aclara el científico del CNAG y del CRG, pero “es importantísimo para la paleogenómica en general de cualquier especie extinguida”. El investigador resume la cuestión de la siguiente manera: “¿Estamos más cerca? Sí. ¿Estamos muy cerca? Lo dudo”.

En concreto, hay un par de datos interesantes para los grupos de investigación que quieran hacerlo. El primero es el parecido entre el elefante y el mamut. “Si no fuera así, la tarea de hacer un mamut hoy en día sería infinitamente más complicada”, asegura. El motivo es que la metodología que utilizan las empresas implicadas pasa por modificar las células de los elefantes actuales, de manera que “las elefantas gesten nuevas criaturas que se parezcan cada vez más a un mamut, a base de modificar puntos concretos”. El hecho de que las similitudes sean tantas es “muy aburrido para los evolucionistas, pero muy interesante para quien quiera hacer renacer un mamut”, agrega.

El segundo es que, al conocer qué genes estaban activos y cuáles inactivos, “no solamente indicamos cuáles eran los genes del mamut, sino cuáles tienen que activar”. No obstante, por el momento, esta información solo hace referencia a la piel mamut. “Habría que hacer el mismo trabajo en todos los órganos para averiguar qué genes estaban activados, por ejemplo, en el hígado o en el cerebro", comenta. No obstante, en este caso, la piel es muy interesante, porque es el órgano que está más en contacto con el ambiente y el de Siberia de hace 52.000 es muy diferente al de los elefantes africanos o asiáticos actuales”.

La paleogenómica pasa "al siguiente nivel"

En cualquier caso, para Cynthia Pérez Estrada, una de las cosas interesantes de la paleogenómica es que “empuja las fronteras de la ciencia” y eso, por supuesto, “puede tener un valor comercial para esas empresas”. Sin embargo, el verdadero valor de las tecnologías que se han desarrollado en el contexto de esta investigación es que tienen aplicación en otros campos, incluyendo la medicina. “Los métodos de ensamblaje de genomas pueden ser utilizados en medicina personalizada, porque se trata de obtener la máxima información de una muestra muy pequeña”, destaca, lo que “te permite hacer preguntas en el estudio de cualquier enfermedad humana”.

De hecho, tener información sobre los patrones de activación de los genes en el mamut lanudo abre un campo casi infinito para muchas ramas de la investigación científica. Por ejemplo, un apartado del artículo hace referencia a un gen relacionado con el sistema inmunitario de este animal y “esto permitiría rastrear otro tipo de información”, explica la experta, “sobre los patógenos a los que este mamut fue expuesto en Siberia hace 52.000 años, comparando posibles infecciones con la exposición que tienen los elefantes modernos”.

Por eso, para cualquier investigación paleogenómica y para la historia de la vida en la Tierra, este tipo de técnicas es muy útil, ya que “llevan la paleogenómica al siguiente nivel”, señala Martí-Renom. “No solo sabemos qué genes estaban ahí, sino su actividad y cómo comparar muestras modernas y antiguas de especies cercanas evolutivamente”, apunta. Esto le lleva a una reflexión que le devuelve al apasionante momento del descubrimiento, en 2020, que coincidió con la pandemia: uno de los estudios sobre covid, explicaba que los genes heredados de los neandertales protegían a parte de la población de esta nueva enfermedad.

“Si no llegamos a saber las variantes genéticas de nuestros antecesores, no podemos explicar lo que observamos en el presente con un nuevo virus, así que conocer el pasado nos permite entender lo que está pasando y predecir el futuro”, afirma. Además, estas nuevas técnicas añaden una herramienta poderosa, no necesariamente para los humanos, pero sí para la biodiversidad en la Tierra, ya que hace posible averiguar qué especies van a superar el cambio climático, estudiando cómo desaparecieron sus antepasados. En definitiva, un trozo de piel de mamut lanudo puede tener “un impacto directo en cómo entendemos el pasado y en cómo predecimos el futuro”.