¿Cómo se secuencia el ADN de especies extintas?

En el imaginario colectivo, la idea de revivir a criaturas de épocas pasadas ha estado siempre llena de misterio y fascinación que alcanzó gran popularidad con la icónica película Jurassic Park, adaptación del libro homónimo de Michael Crichton. Actualmente, lejos de los confines de la ciencia ficción, el campo de la genética ha avanzado hasta un punto en el que la secuenciación del ADN de especies extintas se ha convertido en una realidad tangible.

La secuenciación de ADN antiguo, o paleo-ADN, puede proporcionar una cantidad sorprendente de información: revela aspectos del estilo de vida del organismo portador, su dieta, e incluso la interacción con otras especies y el medio ambiente. A través de esta ventana al pasado, los científicos pueden reconstruir redes ecológicas perdidas y entender mejor la evolución y extinción de las especies. Incluso, hipotéticamente, sería posible devolver a la vida especies recientemente extintas por la actividad humana.

¿Cómo se secuencia el ADN moderno?

Antes de entender cómo se puede conocer la secuencia de ADN de una criatura extinta, es necesario comprender cómo se hace la secuenciación de muestras modernas.

El proceso de secuenciación comienza con la extracción del ADN de una muestra, que luego es fragmentada en pedazos más pequeños. Estos fragmentos son amplificados mediante una técnica conocida como reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y luego secuenciados, individual o simultáneamente.

A continuación, se ensamblan los fragmentos de secuencia, comprobando los márgenes de cada fragmento y cómo se solapan unos con otros. Es como montar un puzzle descomunal cuyo dibujo original es desconocido, y en el que algunas piezas se solapan con otras; afortunadamente, no se realiza a mano, se utilizan algoritmos informáticos y herramientas de inteligencia artificial, que analizan y comparan esos fragmentos, y reconstruyen la secuencia completa del genoma.

Extraer y secuenciar ADN antiguo

La extracción y secuenciación de ADN de especies extintas es un proceso que comienza con la búsqueda de fuentes viables de material genético. En este sentido, los herbarios, bancos de germoplasma y colecciones zoológicas son tesoros, ya que contienen especímenes bien conservados que pueden albergar material genético. Estas colecciones, meticulosamente mantenidas a lo largo de los años, proporcionan muestras únicas que, aunque no son tan antiguas como los fósiles, pueden ofrecer información valiosa sobre especies que desaparecieron hace relativamente poco tiempo debido a la actividad humana.

Más allá de estas colecciones, los científicos también se aventuran a extraer ADN de muestras mucho más antiguas, como fósiles y animales congelados en glaciares. Estas muestras naturales conservadas ofrecen un vistazo directo al pasado distante. Pero, el proceso de extracción de material genético de estas fuentes es extremadamente delicado.

En primer lugar, es necesario encontrar un fósil adecuado. Los científicos buscan especímenes que hayan sido conservados en condiciones que minimicen la degradación del ADN. Los mejores son los fósiles encontrados en ambientes fríos, secos o sin aire, ya que estas condiciones ralentizan la descomposición del material genético. Por eso, la congelación es una fuente excelente de paleo-ADN.

Obtenida la fuente adecuada, se realiza la extracción del material genético y su purificación, un proceso químico muy sensible. El paleo-ADN a menudo se encuentra en condiciones fragmentadas y deterioradas, que requieren métodos avanzados de recuperación y amplificación para obtener una cantidad suficiente para el análisis.

Una vez extraído el ADN, el siguiente gran reto es la secuenciación. La secuenciación de ADN antiguo es básicamente la misma, aunque implica superar varios obstáculos técnicos, como la degradación del ADN y la contaminación de muestras con material moderno. Los avances en tecnologías de secuenciación han facilitado este proceso, pero sigue siendo una tarea meticulosa que exige un cuidado extremo para evitar errores. Las técnicas modernas permiten secuenciar y ensamblar estos fragmentos de ADN antiguos, aunque estén incompletos o dañados.

¿Cuánto dura el paleo-ADN?

No todos los fósiles sirven para realizar secuenciación genética. El primer requisito para extraer material genético de una muestra antigua es que el ADN continúe ahí; el proceso de fosilización destruye las moléculas orgánicas originales y las sustituye por roca; e incluso aunque eso no suceda, el ADN no es una molécula eterna; se va degradando con el tiempo.

No es fácil saber cuánto puede durar el ADN en una muestra; depende de las condiciones en que se encuentre. Un estudio llevado a cabo por Morten E. Allentoft, de la Universidad de Murdoch (Australia) y sus colaboradores, analizó el ADN mitocondrial de 158 huesos fósiles de aves moa de Nueva Zelanda, datados mediante radiocarbono. Los investigadores confirmaron empíricamente una relación de degradación exponencial del ADN.

Determinaron que la semivida promedio del ADN dentro de este conjunto de fósiles —en las condiciones en que se conservaron— era de aproximadamente 521 años. El concepto de semivida representa el tiempo en el que una sustancia decae en un 50 %; es decir, pasado el doble de ese tiempo, a la muestra le quedará un 25 % del material original; al triple de tiempo, un 12,5 %, y así sucesivamente. Según estos datos, se podría extraer una muestra razonablemente abundante de ADN de fósiles que tuvieran varios miles o incluso decenas de miles de años. Pero, lo cierto es que, en condiciones mucho más favorables, esta velocidad de degradación puede ser hasta 400 veces más lenta.

La muestra de paleo-ADN más antigua de la que se tiene constancia fue extraída de cristales de yeso primario, que contenían fósiles de cianobacterias, depositados en el Mioceno tardío en los Apeninos del noreste de Italia, que datan de hace aproximadamente 5,85 millones de años, lo que representa un hallazgo significativo en el campo de la paleogenética.

Este descubrimiento demuestra la posibilidad de recuperar material genético de organismos que vivieron hace pocos millones de años y proporciona una nueva ventana para explorar la historia evolutiva y la biología de las formas de vida antiguas. Sin embargo, estas condiciones son excepcionales, lo habitual es que muestras con decenas o cientos de miles de años ya enfrenten graves dificultades para su secuenciación. Obtener ADN de animales que vivieron hace decenas, si no cientos de millones de años, como en Jurassic Park, sigue siendo un hito enmarcado en la ciencia ficción.

Referencias: