Los primeros cromosomas fosilizados han sido descubiertos en la piel de un mamut extraordinariamente bien conservado que murió en tierras siberianas hace 52.000 años.
El hallazgo, a cargo de un equipo internacional de científicos, demandó un trabajo de diez años y ha logrado revelar con una resolución sin precedentes cómo se organizaba el genoma de esta especie, según publica la revista Cell.
Hace cuarenta años que los científicos son capaces de encontrar y analizar fragmentos de ADN antiguo, pero es la primera vez que han podido recopilarlos todos (son millones de trozos), ver cómo interactúan entre ellos y ordenarlos en una estructura tridimensional. Esto permite, por ejemplo, comparar al detalle el genoma de las especies extintas con otras actuales, ver las diferencias y analizar con precisión la adaptación de cada una a su entorno. En otras palabras, comprender mejor la evolución desde un punto de vista genético.
“Lo que leíamos antes eran las páginas sueltas de un libro sin saber su número de página”, ejemplifica Juan Antonio Rodríguez, investigador en el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG) de Barcelona y la Universidad de Copenhague. Había información, explica el experto, que es uno de los autores principales del estudio, pero se perdía el hilo de la historia. “Ahora tenemos los números de página, sabemos cuál es la uno, la dos y la ciento ochenta y cuatro”, detalla.
La técnica ha revelado, por ejemplo, que los mamuts tenían 28 cromosomas, igual que los elefantes modernos, y que, en general, sus genes se comportan de forma similar. Pero el 5% del genoma que actúa diferente es suficiente para provocar cambios sustanciales. Un ejemplo son algunos de los genes que regulan el desarrollo del folículo piloso —el hueco en la piel por el que crece el vello corporal—, cuyas diferencias explican por qué los mamuts eran lanudos, y los elefantes no.
Una de las claves del estudio ha sido hallar una muestra lo suficientemente bien conservada como para poderla analizar al detalle. En condiciones normales, cuando un animal muere su ADN se fragmenta y se dispersa. Los investigadores necesitaban que esto no hubiera pasado, y por ello miraron hacia el permafrost siberiano, donde los hielos casi eternos hubieran podido conservar intactos animales extintos.
El mamut muerto 52.000 años atrás resultó ser el candidato ideal. Mantenía el pelo, los folículos pilosos y los núcleos celulares casi intactos. Los análisis mostraron que su ADN estaba quebrado en millones de pedazos, pero que los trozos interactuaban mucho entre ellos, con lo que la reconstrucción de los cromosomas era posible.
“Después de cinco años de muchos experimentos y análisis que en cierta manera fracasaban, pudimos ver lo que llamamos en ese momento rastros de fósiles”, explica en conversación con La Vanguardia Marc A. Martí-Renom, líder del grupo de Genómica Estructural en el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), y en el Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona. La combinación de una muestra ideal y una metodología adecuada reveló las piezas de un puzzle cromosómico que tardaron otros cinco años en montar, explica el experto y coautor de la investigación.
En el proceso, los científicos entendieron también por qué los cromosomas del mamut se habían mantenido en tan buen estado. La combinación de frío y desecación había dejado a las células de su piel en un estado parecido al vidrio: muy desordenadas a nivel molecular, como si hubiera un atasco de tráfico enorme en su interior que impidiera que los fragmentos de ADN se alejaran.
En realidad, no se trata de algo extraño, sino que es una idea que los seres humanos llevamos estudiando y utilizando durante décadas para conservar los alimentos. Para producir carne seca y cecina, por ejemplo, utilizamos procesos parecidos al que sufrió la piel del mamut siberiano. El resultado es un producto muy quebradizo, pero que a escala nanométrica —mil millonésimas de metro— es sorprendentemente resistente y estable.
Tanto, que la estructura de los cromosomas se mantiene en perfectas condiciones por mucho que la muestra se rompa. Los investigadores lo demostraron secando carne y sometiéndola a experimentos extremos: le pasaron por encima con un coche, la golpearon con un martillo, le lanzaron una bola de béisbol y le dispararon con una escopeta. En todos los escenarios, la muestra se rompió en mil pedazos, pero sus cromosomas quedaron intactos.
Egiptología y desextinción
Esto es importante, resaltan los investigadores, porque este estado de vitrificación de la carne se puede conseguir con diversos métodos. “Creemos y esperamos que la estructura tridimensional de la cromatina se preserve en otras muestras, no solamente del permafrost, sino también en otras latitudes del planeta. Los museos de historia natural, con muestras disecadas y preservadas de maneras muy diferentes abrirán la oportunidad de explorar todo esto”, declara a La Vanguardia Marcela Sandoval-Velasco, investigadora de la Universidad de Copenhague y también autora principal del trabajo.
Un ejemplo a investigar son las momias egipcias. “El proceso de momificación básicamente replicaba lo que nosotros estamos viendo”, apunta Juan Antonio Rodríguez, quien ve en su análisis la posibilidad de “entender su sistema inmune y ver adaptaciones a enfermedades infecciosas”.
El hallazgo también supone un paso más hacia la desextinción del mamut, aunque los investigadores son prudentes en este asunto. La idea es tomar células embrionarias de elefante y “mamutizarlas” mediante la edición genética, pero hay que tener en cuenta que el trabajo actual se ha centrado solo en la piel de un mamut, y no ha mirado el resto de órganos, cuya expresión genética es diferente. El camino es largo, prevén los autores, y con muchas consideraciones éticas que todavía deben discutirse.