Arqueogenética, cuando el ADN nos revela el pasado

El vertiginoso desarrollo de la genética ha permitido que podamos extraer ADN de gran calidad a partir de muestras ínfimas, algo de saliva, una gota de sangre reseca o un cabello son ya suficientes. Ya no sorprende a nadie cuando un investigador consigue revelar la identidad del criminal con el resto orgánico más peregrino. Sin embargo, a la hora de enfrentarnos al ADN antiguo, siguen existiendo enormes problemas. En la Lechuza Inquieta hablaremos sobre el ADN antiguo, como lo extraen y como las técnicas han mejorado y evolucionado a una velocidad de crucero.

  

Tiempo de lectura: 7 minutos

El ADN antiguo, en adelante aDNA, ofrece claves que resuelven misterios de otra forma irresolubles, nos permiten conocer sobre la identidad de los restos humanos, adjudicarlos a un personaje, o estudiar las grandes migraciones que han dado forma a nuestra identidad actual. Cuando utilizamos el aDNA y la genética molecular para conocer e interpretar el pasado estamos haciendo arqueogenética, que es como bautizo a esta disciplina el prestigioso arqueólogo Colin Renfrew.

What does ancient DNA show about history? - The Hindu

Como llegar hasta el aDNA 

Los huesos preservan en el tuétano aDNA al que podemos acceder triturando el hueso, pero cuanto más antiguos sean peor. Las secuencias se encontrarán fragmentarias y degradadas, si el ADN es el libro de la vida este aDNA es un libro apolillado, con paginas perdidas y otras con agujeros o ilegibles. Habitualmente esto lo podríamos compensar si disponemos de mucho material genético, aunque cada libro este muy incompleto si tenemos muchas copias del mismo al final podríamos llegar a obtener el libro completo. Pero cuando hablamos de aDNA no solo está en malas condiciones si no que tiende a ser escaso. 

La pars petrosa, uno de los huesos más densos del cuerpo se ha convertido en el santo grial de la genética, disponer de este hueso permite extraer ADN en buen estado de individuos muy antiguos.

Quizás el mayor problema, los huesos que encontremos están expuestos al aire, en contacto con la tierra, con un medio lleno de vida, de bacterias y hongos cuyo material genético debemos descartar, lo cual es complicado pues suele ser mucho más abundante que el poco que podamos extraer de nuestro objetivo, a esto lo llamamos contaminación, nuestro libro se haya mezclado con el de otros tantos organismos que se han ido depositando en los restos. Por ultimo tenemos que enfrentarnos a que una vez muertos nuestro ADN experimenta una serie de transformaciones, alteraciones en los nucleótidos y degradaciones de la doble hebra de ADN, esto es lo que denominamos modificaciones post-mortem.

Argentine scientists develop technique to decipher DNA in poor condition
Una vez muertos nuestro ADN comienza rápidamente a degradarse

¿Qué es extraer? y ¿qué es secuenciar?

Si como hemos dicho el ADN es un libro, este libro está atrapado en nuestras células, es necesario rescatarlo de allí y separarlo de proteínas y otras sustancias, esto es lo que denominamos extracción, y se complica cuando el ADN es escaso e inaccesible, a veces hemos buscar en el interior de los huesos o dientes donde tenemos que triturar toda la pieza para liberarlo. Secuenciar es un proceso que nos permite leer este libro, detectar las letras con las que está escrito el libro de la vida, los pares de bases de nucleótidos. Es una técnica muy compleja pero una vez conocidos los pares de bases que componen el ADN podemos leerlo. A veces extraemos fragmentos pequeños, partes de un gen, o si se es más ambicioso genes enteros, conseguir todo el genoma de un individuo, el conjunto completo del ADN, esto es todos y cada uno de los genes, la tarea más esquiva.

Definición de gen - Diccionario de cáncer del NCI - Instituto Nacional del  Cáncer

Los comienzos, quaggas y momias

A pesar de estos problemas ya en 1984 Russ Higuchi, científico de la University of California, y su equipo decidieron probar suerte y extraer aDNA de un quagga de un museo, y lo lograron, esto marcara el primer hito para la arqueogenética.

El quagga era una subespecie de cebra extinguida el 12 de agosto de 1883, cien años después se le extrajo ADN exitosamente, un primer hito de la genética aplicada al estudio del pasado 

A pesar de este primer paso faltaba la tecnología, y se tenía que recurrir a técnicas complicadas que tendían a contaminarse con ADN ambiental, pero se abría una senda prometedora. Pero por el momento solo teníamos ADN de un quagga de 150 años de antigüedad, el verdadero hype llegara con Svante Pääbo, quien se lanzó a un nuevo objetivo aparentemente imposible en 1985: el aDNA de una momia. Refinando lo que aprendió el mundo con el quagga logro extraer material genético de una momia muy preservada, esto catapulto al científico.

They reward the doctor who sequenced the genome of Neanderthals and  Denisovans
en 1985 extraer y secuencia por primera vez el ADN de una momia

Optimismo desenfrenado

Los años 90’s fueron un tiempo de optimismo desenfrenado especialmente con la llegada de una tecnología que abarataba todo el proceso, la PCR. Los científicos se creían capaces de sacar aDNA de cualquier espécimen, todo funcionaba, lograban extraer de individuos cada vez más remotos, no había límites, y lo hicieron incluso de los dinosaurios, y así lo hicieron. Imaginen, el mismo año que se estrenaba la secuela de Parque jurásico, el Mundo Perdido, ya se había logrado con ADN de 80 millones de años.

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Una garrapata enrredada en el plumaje de un dinosaurio, preservada en ambar desde hace 99 millones de años Enrique Peñalver 2017.

Todo era una ilusión

Lamentablemente todo esto fue una enorme confusión, suele pasar que los científicos a veces no son plenamente conscientes de los límites, y efectivamente su entusiasmo no era justificado.  Cooper y Poinar demostraron en un artículo titulado Ancient DNA: Do It Right or Not at All” que la mayoría de estos milagros de la técnica no eran más que extracciones contaminadas. Lo sentimos, no había ADN de dinosaurio, lo que extranjero probablemente era ADN mucho más moderno que había llegado hasta el laboratorio, quizás el de algún despistado técnico de laboratorio.

The Dino-DNA Art Show Honors Jurassic Park | The Mary Sue
En los años 90’s se pecó de exceso de confianza, parecía que ya teníamos todo lo necesario para hacer realidad la fantasía de Michael Crichton en Parque Jurásico

A pesar de la enorme decepción y la perdida evidente de entusiasmo, los avances técnicos permitieron superar poco a poco algunos de los problemas encontrados, y en 2009 llego una nueva técnica, el next generation sequencing, que permitió mejorar la secuenciación, aumentar su velocidad y sobre todo abaratarla.

El coste de secuenciar el genoma humano ha caído desde los 100 millones de dólares hasta los 562 dólares 

Una nueva edad de oro con los pies en la tierra

La tecnología ya estaba lista, y los limites ya eran conocidos tras el embarazoso incidente del falso ADN de dinosaurio. En 2010 Svante Pääbo, quien en 1985 estaba extrayendo aDNA de momias, sorprende a todos cuando anuncia la secuenciación del borrador completo del genoma del Neandertal, que se completó totalmente en 2013. Esto era un verdadero acontecimiento, no hablamos de secuenciar un gen o un cromosoma, sino de todo el genoma de un individuo que vivió hace más de 40000 años.

Searching for Answers in Very Old DNA - The New York Times
Svante Pääbo logro con su equipo la secuenciación del genoma de Neandertal

Desde entonces son cada vez más los estudios basados en la extracción, secuenciación y análisis del aDNA, de algunos ya hemos hablado en la lechuza inquieta, como el estudio que demostró el destino de los griegos tras las invasiones alanas y eslavas del siglo VI d.c:  La desaparición del pueblo griego en el siglo VI d.C. La incógnita Fallmerayer finalmente despejada, o el estudio que realizo Jonathan Pritchard analizando el aDNA de más de cien individuos a lo largo de 12000 años para entender el pasado del pueblo romano en 12.000 años de la historia de Roma escritos en el ADN.

Para leer más sobre el tema, te recomendamos este libro:

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