ADN antiguo: una ventana a los seres del pasado

Por María Luisa Santillán, Ciencia UNAM-DGDC

Un resto de un hueso o un diente encontrado en una tumba de hace miles de años puede transportarnos a momentos de nuestra historia que ya no existen, pero que en ese pedazo de material han dejado marcado un pasado que hoy nos permite comprender por qué una sociedad o especie desapareció o se transformó, cómo surgió una enfermedad, cómo vivían y se comportaban nuestros antepasados.

También, estudiar estos materiales nos ha permitido desmitificar aspectos como que sólo los hombres eran cazadores, cuál era el verdadero aspecto de un hombre que vivió hace más de cinco mil años o incluso conocer que hubo una nueva especie humana ancestral que no había sido identificada, los denisovanos.

Saber esto ha sido posible gracias al estudio de lo que hoy conocemos como ADN antiguo, que es el material genético obtenido de restos antiguos (fósiles, sedimentos, plantas), es decir, que datan de miles de años. Algunos elementos que mejor conservan este ADN son el hueso y los dientes.

Este campo de estudio ha tomado auge desde hace poco más de 30 años, y ha sido de gran apoyo para disciplinas más tradicionales como la paleontología y la arqueología, que también se dedican a estudiar y reconstruir eventos del pasado.

La doctora María del Carmen Ávila Arcos, coordinadora de Laboratorio Internacional de Investigación sobre el Genoma Humano de la UNAM, explica que otras áreas que se apoyan con el estudio de ADN antiguo son la biología, la microbiología, la virología, la evolución, etcétera.

Agrega que a través de la paleogenómica es posible estudiar el ADN antiguo con nuevas técnicas genómicas, de secuenciación masiva y biología computacional. En México, existen dos laboratorios en donde se pueden hacer estos estudios, uno es el Laboratorio Internacional de Investigación sobre el Genoma Humano de la UNAM, y el otro se ubica en el Cinestav de Irapuato.

Limitaciones de una ciencia nueva

El ADN es una herramienta con la que se puede obtener mucha información de una persona, ya que en sus células contiene este material genético que es como un libro de instrucciones –integrado por 3,000 millones de letras A, G, C y T (adenina, guanina, citocina y tiamina)– y la forma en cómo se lee va guiando nuestro desarrollo y es lo que nos hace únicos a cada uno de nosotros.

Al estudiar el ADN antiguo se buscan variaciones que se van acumulando a lo largo del tiempo y que informan qué tan relacionada está una persona o población con otra. Es decir, contienen la información de muchos de nuestros ancestros.

Extraer, analizar e interpretar el ADN antiguo es bastante complicado. Uno de los principales problemas que se tiene es la cantidad de la muestra con la que se trabaja, ya que sólo 1% del ADN que se extrae puede ser utilizado para su estudio. “Este problema se traduce en que si tienes poco ADN tendrías que secuenciar o analizar 100 veces más, que si tuvieras una muestra de ADN moderno”, explica la doctora Ávila Arcos.

Si es poco el ADN que se puede utilizar de alguien que vivió hace miles de años es porque cuando un organismo muere su ADN empieza a degradarse y a romperse.

Esto ocurre pues el propio cuerpo tiene enzimas que se activan y actúan como unas tijeras que van cortando en pequeños fragmentos el material genético, explicó la doctora Cristina Valdiosera de la Universidad de Burgos, en España, durante la conferencia ¿Qué es el ADN antiguo y cómo nos ayuda a descifrar los eventos del pasado?, impartida en el Colegio Nacional.

La especialista destacó que conforme pasa el tiempo estas enzimas cortan cada vez más estos fragmentos de ADN. Además, dijo, los microorganismos que están en el ambiente se van comiendo esos fragmentos haciéndolos incluso más cortos y también hay procesos químicos que causan daño en la estructura física del ADN.

Además, cuando se extrae ADN de una muestra de una persona que vivió hace muchos años, ésta también trae el ADN de los microorganismos que colonizaron la muestra, de la tierra, plantas u hongos.

Otra limitante para estudiar ADN antiguo es que al estar muy fragmentado su análisis es más complicado. Al trabajar con él es como si los investigadores armaran un rompecabezas, en el que buscan unir cada pieza rota del material genético, algunas harán falta y otras serán más pequeñas y se dificultará unirlas.

La contaminación de la muestra también es una problemática que enfrenta el estudio del ADN antiguo. Por lo tanto, se debe tener mucho cuidado al extraer la muestra y es necesario hacerlo en un laboratorio especial, incluso quien realiza la extracción debe tener ropa y protección adecuada para hacerlo, pues una acción tan sencilla como soplar puede contaminarla.

La doctora Ávila Arcos explica que en el laboratorio que ella dirige las técnicas moleculares que utilizan consisten en romper lo que queda de las células, deshacer lo que extraen, ya sea polvo de hueso o un pedazo de planta o cabello. Posteriormente, lo desintegran, lo disuelven y separan las proteínas y el ADN. “Son métodos de biología molecular optimizados para ADN antiguo”.

Virus antiguos 

Algunas áreas de oportunidad para el campo del ADN antiguo en México son el estudio de sedimentos, el cual se sabe que preserva bien el ADN humano; en algunas investigaciones  se ha documentado que es posible recuperar ADN antiguo de humanos a partir de sedimentos adyacentes a entierros.

La recuperación de información molecular antigua, a través de la extracción de proteínas antiguas, así como el estudio de ADN antiguo de plantas o virus o bacterias, son dos áreas más de oportunidad para esta ciencia.

En particular, la doctora Ávila Arcos se enfoca en el estudio del ADN de los patógenos orales del pasado, algunos de los cuales llegaron con los primeros pobladores, pero otros más aparecieron con el proceso de Conquista de América y durante la Colonia. Además de que otros provenían de África, pues los españoles trajeron a personas esclavizadas de dicho continente.

“Mi interés principal es caracterizar los patógenos que llegaron con la Conquista española, y saber qué eran esos patógenos, porque unos no se tenía idea de qué eran. Hay casos en los que decía que la epidemia fue por viruela y está reportado, pero hay otros brotes epidémicos que no saben qué patógeno fue y la gente no se pone de acuerdo aún, si eran virus tipo Ébola o bacterias que causaban disentería”.

El ADN antiguo con el que trabaja lo extrae principalmente del diente, el cual al estar vascularizado –pues a través de sus raíces pasa sangre– puede tener bacterias y virus de la persona con una infección sistémica. Este trabajo lo realizan en contextos arqueológicos de hospitales del periodo colonial.

“Hemos encontrado virus que llegaron de África con el comercio transatlántico de esclavos, son patógenos orales que llegaron con los primeros pobladores, pero que luego cuando llegaron los europeos las reemplazaron con las bacterias europeas”.

Genética y antropología

Otra frontera, de acuerdo con la doctora Ávila Arcos, es estudiar el ADN antiguo para hacer reconstrucciones del pasado a más fina escala. “Estamos aprendiendo que si tienes las muestras correctas y el contexto arqueológico puedes evidenciar aspectos de la vida diaria del pasado: cómo interactuaban las personas entre sí o cuáles eran ciertas prácticas sociales. El ADN antiguo aporta mucho a está reconstrucción local”.

Un ejemplo de esto es el trabajo que realiza la doctora Cristina Valdiosera en conocer cómo se dio la neolitización en Europa, tal como lo explicó en la conferencia antes mencionada. La neolitización es el momento en que pasamos de ser pequeños grupos nómadas de cazadores recolectores a ser grupos más grandes y sedentarios de primeros agricultores, una sociedad productora de alimentos

“Esta característica le dio una ventaja al ser humano sobre cualquier otra especie. Y los cambios que ocurrieron en estos 10,000 años fueron más rápidos de los que ocurrieron en los cientos de miles de años antes de llegar a este momento”, explica la doctora Cristina Valdiosera.

La especialista explicó que han trabajado en demostrar cómo llegó la neolitización a Europa para lo cual analizaron muestras de ADN antiguo y registros arqueológicos en regiones como Anatolia, la península Ibérica y el norte de África. Y destacó que entre sus conclusiones se encuentra que dos condiciones han estado presentes milenariamente en este proceso: la migración (de individuos provenientes de Anatolia y el Medio Oriente) y el mestizaje.

Los diversos estudios realizados con ADN antiguo cada día nos develan más secretos del pasado. Es una ciencia que avanza rápidamente, y que los frutos y la importancia que ha tenido han permitido que incluso el Premio Nobel en Fisiología y Medicina del 2022 haya sido otorgado a Svante Pääbo, quien durante años se dedicó a estudiar ADN de restos antiguos y que en 1997 publicó la recuperación de ADN de un fósil neandertal, con lo que abrió un nuevo campo de estudio hoy conocido como paleogenómica.