En un valle desolado no lejos de la enorme capa de hielo de Groenlandia, los científicos han reconstruido un rico ecosistema antiguo, hasta sus mastodontes errantes y abedules de corteza lisa. Las pistas provienen del ADN más antiguo jamás recuperado: fragmentos de material genético de más de 100 tipos de animales y plantas de 2 millones de años de antigüedad, extraídos de sedimentos enterrados. La hazaña puede proporcionar una ventana sobre cómo evolucionará la vida en nuestro mundo en calentamiento y tal vez incluso permita a los científicos resucitar genes perdidos hace mucho tiempo para ayudar a las especies modernas a hacer frente al cambio climático.
“Es un tour de force. Simplemente asombroso”, dice Ross MacPhee, un paleontólogo del Museo Americano de Historia Natural que no participó en el trabajo, que aparece hoy en Naturaleza. “La idea de que ahora podemos recuperar estos fragmentos realmente cortos de ADN y darles sentido es bastante emocionante”, agrega Beth Shapiro, experta en ADN antiguo de la Universidad de California en Santa Cruz, que tampoco está involucrada. “Ahora podemos retroceder más en el tiempo de lo que pensábamos que era posible”.
Los hallazgos demuestran el poder del ADN ambiental (eDNA), material genético extraído no de organismos individuales, sino del medio ambiente, para reconstruir ecosistemas completos: en este caso, un bosque costero que incluye álamos, tuyas y otras coníferas que ya no crecen en Groenlandia, además de renos, lemmings, gansos negros, cangrejos herradura y mastodontes. “Nadie hubiera predicho un ecosistema como este. Algunas especies se encuentran más al sur en Groenlandia, pero otras no se encuentran en el Ártico en absoluto”, dice Eske Willerslev, paleogenético de la Universidad de Cambridge que dirigió el equipo de 40 personas detrás de los hallazgos. «Es un ecosistema sin análogo en la actualidad».
Otra sorpresa es que el ADN, una molécula orgánica frágil, puede permanecer intacto durante tanto tiempo. El cuarzo y la arcilla en el suelo jugaron un papel crucial: las superficies cargadas de los minerales capturaron el ADN y lo protegieron de enzimas degradantes y agentes oxidantes, dice la coautora del estudio Karina Sand, geoquímica del Centro de GeoGenética de la Fundación Lundbeck en la Universidad de Copenhague. El inicio de las edades de hielo, la época del Pleistoceno, hace unos 2,5 millones de años ayudó a mantener el ADN congelado hasta el día de hoy.
Que un ecosistema tan exuberante pudiera existir medio millón de años después del Pleistoceno sugiere que Groenlandia aún no se había glaciado por completo, o que el ecosistema surgió durante un cálido período interglacial. O bien, el ADN recuperado puede ser anterior al Pleistoceno, una posibilidad porque el equipo optó por la interpretación más conservadora de la datación del sitio, dice Willerslev.
Willerslev pensó por primera vez en buscar ADN electrónico antiguo en 2000, cuando se embarcaba en su doctorado. en Copenhague. Estaba mirando distraídamente por la ventana de su apartamento, cuando «vi a un perro cagando en la calle», dice. Sugirió a su Ph.D. supervisor que el ADN de los excrementos y otros materiales orgánicos podría persistir en el suelo durante miles de años. “Él simplemente se rió. Él dijo: ‘Nunca escuché algo tan estúpido en mi vida’”.
Sin inmutarse, Willerslev pasó los siguientes 2 años perfeccionando métodos para extraer ADN del permafrost. En diciembre de 2002, dio con el botín literal, sacando del suelo siberiano los restos genéticos de mamuts de la edad de hielo, bueyes almizcleros y todo tipo de plantas. Al año siguiente, su equipo extrajo eDNA de núcleos de hielo cerca del lecho rocoso debajo de la capa de hielo de Groenlandia, revelando un bosque que existió allí hace unos 400.000 años.
En el nuevo trabajo, el grupo de Willerslev recurrió a muestras mucho más antiguas que había estado recolectando del norte de Groenlandia desde 2006. Los investigadores se centraron en la Formación Kap København, un depósito de sedimentos de casi 100 metros de espesor que está escondido en la boca de un fiordo. Descubierto en 1978, se cree que los sedimentos del sitio se acumularon durante un período de 20.000 años.
Hoy en día, el depósito de Kap København está repleto de tocones petrificados y otros restos de un antiguo bosque boreal, pero solo se ha descubierto allí un fósil de vertebrado: un diente de liebre. Willerslev pensó que el suelo debía contener rastros de otras criaturas, pero su equipo no pudo extraer ADN legible de él. “Fallamos y fallamos y fallamos”, dice.
Se produjo un gran avance después de que Sand se diera cuenta de que el ADN podía adherirse a los minerales en los sedimentos. «Karina fue fundamental para romper la maldición de Kap København», dice Willerslev. Ella y sus colegas aprendieron cómo liberar casi la mitad del ADN unido al cuarzo, y mucho menos del unido a la arcilla, en 41 muestras de sedimentos. Secuenciaron el ADN extraído en muchos tramos cortos y compararon casi 3 mil millones de estas «lecturas» con bibliotecas de especies vivas.
El ADN descifrable pertenecía a 102 géneros de plantas diferentes. Algunos son familiares hoy en día, pero unas pocas docenas ya no existen en Groenlandia. Del puñado de animales identificados, el mastodonte «nos dejó boquiabiertos», dice el coautor del estudio Mikkel Pedersen, geoarqueólogo del Centro de GeoGenética. Nadie esperaba que el área de distribución del pariente extinto de los elefantes se extendiera tan al norte, dice.
Los estudios del paleoclima sugieren que cuando existía este ecosistema, las temperaturas de Kap København eran, en promedio, unos 10 °C más altas que las actuales. Una ventana de eDNA hacia una época más cálida puede ofrecer una vista previa de lo que el cambio climático tiene reservado para el Ártico alto, y tal vez apuntar a adaptaciones genéticas que permitirán que las especies prosperen a medida que su hábitat se calienta.
Willerslev se aventura a decir que esos genes algún día podrían extraerse de genomas antiguos y, mediante la edición de genes CRISPR, unirse a las formas de vida actuales. Los genes prestados podrían, por ejemplo, ayudar a que los cultivos germinen antes durante los fugaces veranos del alto Ártico. “Podríamos ayudar a la evolución en su camino”, dice Willerslev.
Por ahora, está satisfecho con explorar el pasado. “Hemos demostrado que, en las circunstancias adecuadas, ahora podemos retroceder más en el tiempo de lo que nadie se hubiera atrevido a imaginar”, dice Willerslev. Espera profundizar aún más en el pasado, en este y otros sitios, a medida que él y sus colegas continúan refinando sus métodos.
Eso emociona a Natalia Rybczynski, paleontóloga del Museo Canadiense de la Naturaleza. Aún así, dice, cuanto más retrocedan en el tiempo los paleogenéticos, más difícil será identificar formas de vida extintas, especialmente aquellas de linajes sin salida cuyos genomas probablemente se parezcan poco a los de las especies contemporáneas. De hecho, dice Pedersen, parte del eDNA de Kap København «es una caja negra», que representa criaturas extintas con solo parientes lejanos modernos.
A medida que los expertos en ADN antiguo se vuelven más expertos en invocar formas de vida de esa caja negra, MacPhee dice: «Es posible ver un futuro en el que lo que ahora llamamos paleontología suceda en un laboratorio de biología molecular».
