Científicos reconstruyen ADN de mamuts de más de un millón de años por primera vez

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Científicos reconstruyen ADN de mamuts de más de un millón de años por primera vez

Ilustración de los tres mamuts estudiados / CPG

Biólogos lograron reconstruir el ADN antiguo de tres mamuts del permafrost siberiano. Dos de ellos poseen una edad que supera el millón de años, y nadie antes había logrado recuperar un material genético tan antiguo. El estudio, publicado en Nature, permite conocer mejor la evolución de los mamuts.

Gracias a la tecnología, los especialistas pueden extraer y analizar ADN de los restos de especies muertas hace mucho tiempo. Lamentablemente, los métodos existentes tienen ciertas limitaciones. Los científicos creen que luego de los 2 millones de años, el ADN antiguo está tan fragmentado que ya no es posible restaurar su integridad.

Sin embargo, las muestras genéticas más antiguas disponibles para el estudio son mucho más recientes que el límite teórico. Hasta ahora, el récord de antigüedad lo tenía el ADN de un caballo de 780-560 mil años.

Tres mamuts 

Con el fin de aprender más sobre la evolución de los mamuts, un equipo dirigido por Tom van der Valk en el Centro de Paleogenética de Estocolmo intentó extraer ADN de los molares de tres individuos que vivieron en el Pleistoceno temprano y medio. Estos fueron encontrados en el permafrost en el noreste de Siberia.

Dos de los especímenes (Krestovka y Adycha) se parecen estructuralmente a los mamuts esteparios (M. trogontherii). Los expertos estimaron sus edades entre 1.2-1.0 millones de años. El tercero (Chukochiya), se parece más a un mamut lanudo (M. primigenius). La edad de este espécimen sería de 0,8 a 0,5 millones de años.

El material genético de Krestovka, Adycha y Chukochiya estaba mucho más dañado que las muestras de ADN de otros mamuts del Pleistoceno tardío. No obstante, utilizando una serie de nuevos enfoques, los autores lograron restaurar los genomas mitocondriales completos de los tres individuos.

Además, reconstruyeron parcialmente sus genomas nucleares. Para Krestovka, los científicos restauraron 49 millones de pares de bases; para Adycha, 884 millones y para Chukochiya, 3,67 mil millones.

Diente del mamut Krestovka / CPG

Análisis

Al aplicar el reloj molecular a los genomas mitocondriales de tres mamuts, van der Valk y sus colegas pudieron determinar su edad. Resultó ser que los especímenes son aún más antiguos a las estimaciones iniciales: Krestovka (1.65 millones de años), Adycha (1.34 millones), y Chukochya (0.87 millones).

El análisis basado en genoma nuclear, llevados a cabo para Adycha y Chukochiya, mostró conclusiones similares. Por lo tanto, los investigadores pudieron extraer el ADN de dos copias de más de un millón de años. Esta es la primera vez que se logra hacer eso.

Gracias a la reconstrucción del mismo, el equipo de van der Valk tiene la oportunidad de aprender más sobre la historia evolutiva del género mamut. Al comparar el ADN mitocondrial y nuclear con los datos genéticos de especímenes que vivieron en épocas posteriores, los autores concluyeron que Adycha y Chukochya pertenecen a la población que dio origen a todos los mamuts lanudos.

Sin embargo, Krestovka vivió incluso antes de la separación de las líneas evolutivas entre mamuts lanudos y mamuts colombinos norteamericanos (M. columbi). Es decir, antes de su aparición en el Nuevo Mundo. Aparentemente, su rama se separó de las líneas de todos los demás mamuts hace entre 2.66 y 1.78 millones de años.

Linajes

Los resultados del análisis indican que al menos dos poblaciones aisladas de mamuts vivieron en el Pleistoceno temprano en el este de Siberia. Krestovka pertenecía a uno de ellas, y Adycha a otro, el cual devino en el antepasado de los mamuts lanudos.

Los investigadores creen que los colombinos norteamericanos son fruto del cruce de estas dos poblaciones. Según sus cálculos, la contribución de la línea Krestovka es del 38% al 43%, y la línea Adycha, del 57% al 62%.

Probablemente los primeros mamuts que poblaron América del Norte hace aproximadamente 1.5 millones de años fueron parientes de Krestovka. Después, hace unos 420 mil años, se cruzarían con los mamuts lanudos, dando lugar a la aparición de los mamuts colombinos.

La contribución inicial de ambas poblaciones al genoma de la especie híbrida fue aproximadamente igual. Más tarde, los mamuts lanudos se hibridaron una vez más con los colombinos, pasando a estos últimos, variantes genéticas adicionales, que constituían aproximadamente el 12% del genoma.

Adaptación

Un análisis adicional reveló más sobre cómo los mamuts lanudos se volvieron especialistas para subsistir en climas fríos. El equipo seleccionó los cambios genéticos ocurridos en los mamuts del Pleistoceno tardío comparándolos con los elefantes asiáticos y africanos.

Obtuvieron que Adycha (más similar al mamut de la estepa) y Chukchi (el mamut lanudo temprano) ya tenían la mayoría de las variantes genéticas características de los mamuts lanudos del Pleistoceno tardío (su proporción era del 85.2% y el 88.7%, respectivamente).

Luego, van der Valk y sus coautores estudiaron 91 variantes genéticas asociadas con adaptaciones específicas de los especímenes lanudos a la vida en el Ártico. Entre ellos se encuentran los genes que regulan el crecimiento del cabello, los termorreceptores, la acumulación de grasa blanca y marrón y los ritmos circadianos.

Se concluyó que el 87% de esos genes están presentes en el genoma de Adycha y el 89% en el del Chukchiya. Para los investigadores, significa que los mamuts esteparios residentes en Siberia ya habían adquirido pelo largo y algunas otras adaptaciones fisiológicas. Lo cual indica que la adaptación a la vida en el norte fue un proceso gradual y continuó durante cientos de miles de años.

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