Mayo, 2023
Dos nuevos estudios fueron publicados recientemente en torno a las ciencias de la vida. Investigadores alemanes han reconstruido productos naturales microbianos de hasta 100.000 años de antigüedad a partir del sarro dental de humanos primitivos y neandertales. Los restos de la llamada ‘Dama Roja’, encontrados en un yacimiento cántabro con un microbioma oral muy bien conservado, han tenido un papel clave en la investigación. Por otra parte, hace unos 20.000 años, una habitante de la cueva de Denisova (Rusia) llevó un diente de ciervo como adorno (objetos que son porosos y que permiten que penetren fluidos corporales). A partir de éste, un equipo internacional de investigadores consiguió recuperar ADN del animal y de un antiguo humano, utilizando un nuevo método no destructivo de extracción de ADN. Aquí las historias.
Logran ‘revivir’ metabolitos bacterianos de individuos del Paleolítico
Ana Hernando
Un estudio de arqueólogos, bioinformáticos, biólogos y químicos ha revelado los secretos moleculares de los microorganismos del Paleolítico. El trabajo, que se publica en Science, ha logrado reconstruir los genomas de bacterias desconocidas hasta ahora, a partir del sarro dental de humanos y neandertales.
En la actualidad, el estudio de los productos naturales microbianos se limita en gran medida a las bacterias vivas, pero dado que estos microorganismos han habitado la tierra durante más de tres mil millones de años, existe una enorme diversidad de productos biológicos del pasado con potencial terapéutico —el desarrollo de nuevos medicamentos, por ejemplo—, que siguen siendo desconocidos, dicen los autores.
El equipo científico internacional, liderado desde el Instituto Leibniz de Investigación de Productos Naturales e Infecciones–Hans Knöll Institute y el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva (ambos de Alemania), ha utilizado los patrones genéticos de microorganismos procedentes de la placa dental fosilizada para construir una plataforma biotecnológica que permite ‘revivir’ los productos naturales de las antiguas bacterias.
Genomas bacterianos encerrados en la placa dental
“La idea fundamental de este trabajo es traducir la información genética antigua en un compuesto químico. En términos más generales, nos interesa recuperar información genética de bacterias antiguas para recrear sus funciones arcaicas”, explica aen entrevista Pierre Stallforth, director de Paleobiotecnología en Leibniz-HKI y uno de los líderes de la investigación.
Pero aclara: “No basamos nuestro estudio únicamente en análisis bioinformáticos, sino que introducimos ADN antiguo en bacterias modernas para ver si pueden producir algo que habrían hecho sus homólogas antiguas. Este enfoque pionero añade una nueva dimensión temporal a la búsqueda de nuevas estructuras químicas”.
Los autores se centraron en la reconstrucción de genomas bacterianos encerrados en la placa dental de 12 neandertales (de hace unos 102.000–40.000 años), 34 humanos arqueológicos (de entre 30.000 y 150 años atrás) y 18 humanos actuales. El sarro es la única parte del cuerpo que se fosiliza durante la vida, convirtiendo la placa dental viva en un ‘cementerio’ de bacterias mineralizadas, explican.
El equipo reconstruyó numerosas especies de bacterias orales, así como otras más exóticas cuyos genomas no habían sido descritos antes. Entre ellos, descubrieron una especie bacteriana del Pleistoceno dentro del género Chlorobium, cuyo ADN altamente dañado mostraba las características de una edad ‘avanzada’, y que se encontró en el cálculo dental de siete humanos paleolíticos y neandertales.
Además, los investigadores encontraron que los siete genomas de Chlorobium contenían un grupo de genes biosintéticos de función desconocida. “El cálculo dental de la ‘Dama Roja’ de El Mirón (Cantabria), de 19.000 años de antigüedad, arrojó un genoma de Chlorobium particularmente bien conservado”, destaca Anan Ibrahim, investigadora Leibniz-HKI y coautora del trabajo.
“Después de haber encontrado estos enigmáticos genes antiguos, queríamos llevarlos al laboratorio para descubrir qué hacían”, subraya.
‘Paleofuranos’
Para ello, utilizaron herramientas de biotecnología molecular sintética que permitieran que las bacterias vivas produjeran las sustancias químicas codificadas por los genes antiguos.
Como resultado, los investigadores descubrieron, además, que estos antiguos grupos de genes biosintéticos producían metabolitos de los que no se había informado anteriormente. En concreto, productos del ácido 5-alquilfurano-3-carboxílico, a los que han denominado ‘paleofuranos’.
Stallforth recalca que “es la primera vez que se ha logrado recrear con éxito un producto natural —es decir, un compuesto químico de bajo peso molecular — a partir de ADN bacteriano de hace 100.000 años. Esto nos permite investigar las funciones de estos compuestos en las antiguas comunidades microbianas para comprender mejor cómo interactuaban las bacterias entre sí o con sus huéspedes”.
Además, agrega, “nuestro método podría ayudar a encontrar nuevos compuestos biológicamente activos que podrían tener actividades antibióticas”.
[Referencia: Klapper et al. “Natural products from reconstructed bacterial genomes of the Middle and Upper Paleolithic”. Science (mayo, 2023) // Fuente: agencia SINC]
▪️◾▪️
Recuperan el ADN de una mujer atrapado en un colgante paleolítico
Agencia SINC
Los artefactos fabricados con piedras o estructuras óseas ofrecen información sobre el comportamiento y la cultura de los humanos en el Paleolítico. Los objetos fabricados con huesos o dientes de animales son especialmente interesantes porque son porosos, lo que permite que penetren fluidos corporales que contienen ADN, como el sudor, la sangre o la saliva.
Este material genético, a su vez, se puede utilizar para deducir quiénes fueron los fabricantes o los usuarios de esos artefactos. Sin embargo, la extracción de ADN de material esquelético antiguo puede destruir o alterar los especímenes, al someterlos a métodos agresivos de extracción, lo que dificulta la vinculación de estos objetos a individuos humanos concretos.
Para solucionarlo, un equipo internacional de investigadores liderado desde el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva (Alemania) ha desarrollado un método no destructivo para extraer el ADN, en el que los objetos se sumergen en una solución tampón de fosfato sódico mientras se aumenta gradualmente la temperatura.
El ADN atrapado en las piezas óseas y dentales antiguas se libera así en la solución y permite su posterior secuenciación y análisis, según detallan sus autores esta semana en la revista Nature.
Los investigadores aplicaron este método a un colgante de diente de cérvido de la cueva de Denisova, en el sur de Siberia (Rusia), y consiguieron recuperar ADN de un uapití (una especie de ciervo) y de un antiguo humano.
Con la nueva técnica se han podido recuperar “genomas mitocondriales humanos y del ciervo, lo que nos permitió estimar la edad del colgante en aproximadamente 19.000-25.000 años”, apuntan los autores.
Los investigadores destacan que el uso del ADN para realizar estas estimaciones también evita la toma de muestras destructivas para la datación por radiocarbono.
Mujer emparentada con población del norte de Siberia
Por su parte, “el análisis del ADN nuclear identifica al presunto fabricante o portador del colgante como un individuo femenino con fuertes afinidades genéticas a un grupo de antiguos pobladores del norte de Eurasia septentrional que vivieron en la misma época, pero que antes sólo se encontraban más al este en Siberia”, según el estudio.
Los autores concluyen que sus trabajos demuestran el potencial de este tipo de artefactos prehistóricos como una fuente, hasta ahora inexplorada, de ADN humano antiguo, que permite relacionar directamente registros culturales y genéticos en la arqueología prehistórica.
También sugieren a los arqueólogos que apliquen protocolos para minimizar la manipulación durante y después de la excavación, ya que la contaminación superficial del ADN puede dificultar este tipo de nuevos análisis.
La primera autora, Elena Essel, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, resume así el estudio: “Con el nuevo método nos aseguramos de no destruir la valiosa estructura superficial de los artefactos, cuya información se conserva para los estudios que proporcionan datos sobre cómo se fabrica y/o utiliza un objeto. Además, pudimos liberar y estudiar secuencialmente el ADN mediante un aumento gradual de la temperatura durante la extracción”.
“Así datamos genéticamente el ADN de la mujer y del ciervo —concluye—. Utilizando el método del reloj molecular, estimamos la edad. Además, determinamos el sexo de la persona que dejó ADN en el colgante (una hembra). Y por último, pero no por ello menos importante, pudimos estudiar la genética de poblaciones. Encontramos que una población llamada Norther ancient Eurasians es la más cercana al ADN analizado. Esta población vivió en la misma época, pero un poco más al este de la cueva de Denisova”. 
