El ADN más antiguo jamás secuenciado revela claves de la evolución de los mamuts 

Cuando hablamos de mamuts, la mayoría de la gente piensa en el mamut lanudo, la especie más característica de la Edad de Hielo. Sin embargo los mamuts son un grupo amplio de especies que se originaron en África hace unos 5 millones de años, para luego expandirse a lo largo de Eurasia y América del Norte.

Hace un millón de años solo había una especie de mamut en Siberia, el mamut de la estepa. Hasta ahora se pensaba que estos mamuts eran la especie ancestral de todas las que aparecieron más tarde, como el mamut lanudo o el mamut colombino.

En nuestro último estudio, hemos secuenciado el ADN de restos de mamut de más de un millón de años de antigüedad hallados en depósitos de permafrost. Hemos descubierto un linaje nunca antes descrito y otros aspectos sorprendentes de la historia evolutiva de estos animales.

¿Cómo se recupera un ADN tan antiguo?

En el 2017, unos colaboradores paleontólogos nos enviaron fragmentos del molar de tres mamuts de la estepa encontrados en el permafrost Siberiano en los años 70 del siglo pasado. Se sabía que podían tener más de un millón de años de antigüedad. De haber sido recuperados en la penísula ibérica, estos mamuts habrían convivido con los primeros Homo antecessor de Atapuerca.

Unos días más tarde, nuestra compañera Patrícia Pečnerová entró en el laboratorio con un objetivo claro: extraer ADN de estas muestras de mamut extremadamente antiguas. ¡Y lo consiguió!

Una vez que secuenciamos ese ADN, tuvimos que analizar si realmente provenía de los mamuts o simplemente se trataba de ADN contaminante de bacterias y microbios. Utilizamos un molde: el genoma del elefante africano, un pariente cercano del mamut.

Con la ayuda de algoritmos complejos y superordenadores, comparamos las secuencias genéticas de los mamuts con las del elefante para buscar similitudes y así poder ordenarlas.

En total, entre las tres muestras pudimos recuperar miles de millones de secuencias de ADN de mamut. Patricia se apresuró a crear árboles filogenéticos –como un árbol de familia de los mamuts– con estos datos y, ¡bingo!, quedó claro que teníamos ADN de mamut de más de un millón de años.

Antes de poder explorar las implicaciones, dedicamos muchas horas a certificar que las muestras eran tan antiguas. Por ejemplo, una de las características de un ADN tan degradado es un patrón conocido de mutaciones causadas por reacciones químicas. Otra es que se encuentra fragmentado en pequeñas secuencias. Nuestro ADN claramente presentaba estos dos patrones típicos.

Linajes desconocidos y orígenes híbridos

Lo primero que intentamos resolver fue la posición de nuestras muestras en el árbol evolutivo de todas las especies conocidas de mamuts.

Nuestros resultados indicaron que una de ellas, de 1,1 millones de años de antigüedad y a la que llamamos Adycha (el río cercano a los depósitos de permafrost donde se excavó), pertenece a un linaje de mamuts ancestral al mamut lanudo.

Sin embargo, la muestra más antigua (Krestovka), de 1,2 millones de años, parecía pertenecer a un linaje de mamuts nunca descrito. Colocarla en el árbol evolutivo era más complicado. En algunos análisis parecía estar más relacionada con el mamut lanudo y en otros con el mamut colombino.

Resolver este enigma nos costó incontables horas de discusión y complicados análisis genéticos. Pero al final dimos con la clave: el mamut colombino era resultado de la hibridación de dos linajes distintos de mamuts. Nuestros resultados sugieren que la mitad del genoma del mamut colombino procede del linaje del mamut de Krestovka y la otra mitad del linaje del mamut lanudo.

Estudiando la evolución en tiempo real

El mamut lanudo se caracteriza por sus adaptaciones al clima ártico. Por ejemplo, tiene el pelo espeso y enmarañado, las orejas y la cola pequeñas para evitar perder calor a través de ellas, depósitos de grasa subcutánea y ritmos circadianos adaptados al ártico.

En nuestro estudio, seleccionamos aquellos genes relacionados con estas adaptaciones en el mamut lanudo y los comparamos con el genoma de uno de nuestros especímenes antiguos, Adycha. Sorprendentemente, descubrimos que la mayoría de estas adaptaciones, más del 85 %, estaban ya presentes en el genoma de este mamut de hace más de un millón de años.

Creemos que esto tiene implicaciones más allá de la evolución de los mamuts. Una de las disyuntivas más clásicas en el campo de la biología evolutiva es la velocidad a la que actúa la selección natural. Existen dos hipótesis opuestas: que la evolución es un proceso gradual y constante en el tiempo, o que se producen acelerones evolutivos justo cuando se originan especies nuevas.

Nuestros resultados sugieren que, al menos en el caso del mamut lanudo, la primera hipótesis es más correcta. No encontramos evidencia de un acelerón en la velocidad de la selección natural en la época en la que se origina la especie. Además, la gran mayoría de sus adaptaciones características ya estaban presentes mucho antes del origen de la especie, estimado hace unos 700 000 años.

¿Podremos recuperar ADN incluso más antiguo?

Hasta ahora, el ADN más antiguo que se había podido recuperar pertenecía a los restos de un caballo de entre 560 000 y 780 000 años de antigüedad hallado en Yukon, Canadá.

Nuestros mamuts comparten una característica clave con este caballo: sus molares fueron recuperados de depósitos de permafrost, una capa de suelo que ha permanecido a temperaturas bajo cero desde hace cientos de miles de años. Al estar congelado, la degradación del ADN de estos restos se ha ralentizado tanto que ha permitido que se conservase hasta hoy.

Por eso, pensamos que, para poder recuperar material genético incluso más antiguo, la mejor oportunidad reside en los restos de mamuts u otros animales que se hayan preservado en permafrost. Lamentablemente, los depósitos de permafrost más antiguos datan del Pleistoceno temprano, hace unos 2,6 millones de años, por lo que esta fecha es probablemente el límite temporal máximo para recuperar ADN.

David Díez-del-Molino recibe fondos de la Fundación Carl Tryggers.

Love Dalén recibe fondos del Consejo de Investigación Sueco, del consejo de investigación FORMAS y de la Fundación Tryggers.

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