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Reconstrucción de la formación Kap København hace dos millones de años en una época en la que la temperatura era significativamente más cálida que la del extremo norte de Groenlandia en la actualidad. Crédito: Beth Zaikenjpg
En el gélido extremo septentrional de Groenlandia, lejos del Círculo Polar Ártico, un profundo lecho de sedimentos bajo la boca de un fiordo ha permanecido congelado e inalterado durante 2 millones de años.
Conocida como la Formación Kap København, esta reliquia de un mundo desaparecido data de un periodo en el que la Tierra era mucho más cálida que hoy. Los sedimentos se acumularon en una bahía poco profunda a lo largo de 20.000 años, antes de quedar enterrados bajo el hielo y el permafrost.
Nuestro equipo, dirigido por Kurt Kjær, Mikkel Winter Pedersen y Eske Willerslev, de la Universidad de Copenhague, ha extraído y analizado el ADN más antiguo jamás recuperado de muestras de este sedimento groenlandés. Revela las plantas, los animales y los microorganismos que prosperaron en un ecosistema que no se parece a nada en el mundo moderno.
Como publicamos hoy en Nature, este ADN es más de un millón de años más antiguo que el registro anterior. Ahora podemos recuperar y estudiar directamente moléculas que se formaron en el interior de plantas y animales hace 2 millones de años, abriendo una nueva ventana a la historia de la vida en la Tierra.
Una instantánea de un ecosistema extinguido
Hace dos millones de años, el norte de Groenlandia era un lugar muy diferente. Las temperaturas invernales medias eran más de 10℃ más cálidas y había menos dióxido de carbono en la atmósfera terrestre.
Nuestro estudio, realizado por más de 40 científicos de Dinamarca, Reino Unido, Francia, Suecia, Noruega, EE.UU. y Alemania, reunió minúsculos fragmentos de ADN y los comparó con secuencias de especies conocidas. Encontramos rastros genéticos de antepasados de renos, liebres y lemmings modernos, así como de mastodontes, criaturas extinguidas parecidas a elefantes de las que no se sabía que hubieran vivido en Groenlandia.
También encontramos restos de ADN de plantas, como abedules y álamos, algas y otros microorganismos, y una gran proporción de fragmentos de ADN que no pudimos relacionar con ninguna especie conocida.
Primer plano de material orgánico en los depósitos costeros. Las capas orgánicas muestran rastros de la rica flora vegetal y fauna de insectos que vivieron hace dos millones de años en Kap København, en el norte de Groenlandia. Crédito: Profesor Kurt H. Kjær
Pero no sólo interesan las especies concretas, sino también cómo coexistieron en el mismo ecosistema prehistórico, mucho más cálido que el actual. Esto puede decirnos mucho sobre el posible impacto en la biodiversidad durante los periodos de calentamiento y cómo puede impulsar su respuesta evolutiva.
En esencia, nuestro estudio es similar a la investigación del "ADN ambiental" (ADNe) que los ecólogos realizan hoy para comprender la biodiversidad en los ecosistemas modernos. La diferencia es que nosotros estamos estudiando un ecosistema que desapareció hace millones de años, por lo que la recuperación y el análisis bioinformático de estas moléculas cortas y degradadas resulta mucho más difícil.
Observar la evolución
Sabemos que el ADN de las células de todos los organismos vivos muta lentamente, a medida que los cambios ambientales impulsan la adaptación y la evolución a lo largo de muchas generaciones. Sin embargo, rara vez disponemos de una "máquina del tiempo" para retroceder y observar directamente las antiguas moléculas de ADN.
Para entender cómo ha cambiado el ADN a lo largo del tiempo, solemos comparar los genomas de las especies modernas y trabajar hacia atrás para crear un árbol genealógico evolutivo. Sin embargo, la posibilidad de estudiar ADN con millones de años de antigüedad significa que podremos observar directamente el proceso de evolución molecular en profundidad, en lugar de limitarnos a la "instantánea" genética actual en las especies actuales.
Además, el ADN de los antepasados de las especies modernas puede mostrar cómo se adaptaron a condiciones muy distintas de las actuales. En este estudio no obtenemos esa información, pero si en el futuro podemos estudiar en detalle esas adaptaciones genéticas prehistóricas, quizá podamos predecir si las especies son capaces de adaptarse a cambios como el actual calentamiento global.
¿Cuánto tiempo puede sobrevivir el ADN?
A pesar de lo que digan las películas de Parque Jurásico, el ADN no es eterno. Se descompone con el paso del tiempo, aunque el ritmo de descomposición depende de circunstancias como la temperatura.
Hace aproximadamente una década, mis colegas y yo publicamos un estudio sobre los fósiles de moa en el que calculábamos una "semivida" para la descomposición a largo plazo del ADN en los huesos. Predijimos que los fragmentos reconocibles de ADN podrían durar más de un millón de años en condiciones ideales, como la congelación del permafrost.
Y, de hecho, en 2021 los investigadores recuperaron ADN del diente de un mamut que vivió en Siberia hace aproximadamente 1,2 millones de años.
Sin embargo, la nueva investigación muestra algo bastante sorprendente. Al parecer, el ADN puede sobrevivir mucho más tiempo como molécula libre en los sedimentos que en los huesos del animal al que perteneció originalmente.
Un tronco de dos millones de años de un alerce todavía atrapado en el permafrost dentro de los depósitos costeros. El árbol fue arrastrado al mar por los ríos que erosionaron el antiguo paisaje boscoso. Fotografía: Profesor Svend Funder
Las moléculas de ADN pueden unirse a la superficie de partículas de arcilla que, de alguna manera, las protegen de los estragos del tiempo. No sabemos exactamente cuánto tiempo puede sobrevivir el ADN en los sedimentos, pero si las condiciones de conservación son ideales, no hay razón para creer que hayamos encontrado aquí el límite en dos millones de años.
Cuando sepamos qué tipos de sedimentos conservan mejor el ADN, podremos buscarlo por todo el mundo, aunque es poco probable que lleguemos a hacer realidad el sueño de examinar secuencias de ADN de dinosaurios de 65 millones de años de antigüedad. No obstante, ¡me alegraría mucho que se demostrara lo contrario!
Fuentes, créditos y referencias:
Fuente: Universidad de Cambridge
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.