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El ADN antiguo, la Paleogenómica y el Premio Nobel

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Rafael Montiel Duarte

Por Rafael Montiel Duarte, investigador de la Unidad de Genómica Avanzada- Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad del Cinvestav

Svante Pääbo es conocido como el padre de la Paleogenómica, pero ¿por qué le dieron el Premio Nobel de Medicina o Fisiología 2022? Es la pregunta que me hacen a raíz de la noticia del ganador de este año en esta categoría. Trataré de responder desde una perspectiva personal, pues es un tema al que he estado relacionado desde 1992, cuando empecé mis estudios de doctorado, precisamente en el área entonces conocida como ADN antiguo, el que se recupera de restos biológicos preservados natural o artificialmente.

Antes de 1980 no existía el ADN antiguo, más bien, no se sabía de su existencia o se pensaba que no sería útil al estar totalmente degradado. Sin embargo, los científicos son curiosos, saben explorar y buscar nuevas evidencias que reafirmen o refuten viejas ideas.

Así lo debieron pensar Wang y Lu, los investigadores que publicaron en 1981 el primer estudio de ADN antiguo que se conoce, en una revista científica de China, tanto como Higuchi y col. y el mismo Pääbo, al publicar sendos trabajos en 1984 y 1985, considerados como el punto de inicio de la disciplina[i]. Pero de estos exploradores iniciales, fue Pääbo quien dedicó su carrera al campo, trabajando arduamente para consolidarlo.

Esos primeros estudios generaron muchas expectativas y empezó una carrera frenética por publicar el análisis de la muestra más antigua: insectos atrapados en ámbar, hojas fosilizadas de magnolia o huesos de dinosaurio, fueron muestras que entraron a la contienda con publicaciones en revistas de alto impacto. Pronto se vio que estos resultados se debían a contaminación o errores de distinta naturaleza y el campo entero del ADN antiguo se tambaleó, incluso se pensó terminaría por ser un caso análogo al de la fusión fría[ii].

Pero Pääbo no desistió. Sus contribuciones sentaron las bases de la disciplina, poniendo de manifiesto la dimensión insidiosa de la contaminación con ADN de fuentes externas. En efecto, convertidos en auténticos “policías de la PCR”[iii], él junto con su grupo analizaron varios de los datos publicados y demostraron que no eran auténticos; a la vez, promulgaban criterios de autenticidad y generaban nuevos métodos para la extracción de ADN antiguo, los cuales fueron la base de los métodos actuales.

En esta etapa pregenómica, se recomendaba trabajar con ADN mitocondrial (ADNmt) pues al ser más abundante que el ADN nuclear tiene más probabilidades de preservarse y, por lo tanto, de ser auténtico. Entonces, casi todos trabajaban con ADN antiguo teniendo como objetivo el ADNmt, así me introduje al área de la genética mitocondrial, que poco a poco también me fue cautivando.

Pääbo reconoció que el problema de la contaminación en muestras humanas era en muchos casos insalvable, pues el ADN humano se encuentra en todas partes. Pero estaba determinado a hacer contribuciones relevantes a la Antropología usando sus técnicas. La solución no podía ser otra. Si recuperaba ADN de restos de individuos neandertales, al ser de otra especie, podría tener una posibilidad de descartar la contaminación con ADN humano y a la vez podría cumplir su propósito: entender mejor lo que nos hace humanos, pero comparándonos con una especie tan cercana como la Neandertal.

Como director fundador del Instituto Max Planck para la Antropología Evolutiva, en Leipzig, Svante Pääbo pudo diseñar un área limpia para el trabajo en ADN antiguo. Ahí su grupo consiguió, por primera vez, secuenciar un fragmento de ADNmt de un individuo Neandertal. Siguió con la secuenciación del mismo fragmento en más individuos y después el ADNmt Neandertal completo. Solo faltaba información del ADN nuclear, no porque no lo hubiera intentado, sino porque las técnicas de entonces no eran adecuadas para ello.

Su determinación lo llevó a buscar nuevos métodos y encontró su oportunidad en el desarrollo de la primera tecnología de secuenciación de siguiente generación: la pirosecuenciación, con la que finalmente pudo obtener información sustancial del genoma nuclear Neandertal. Esto, junto con otro trabajo publicado en el mismo año (2006) dan a luz a la Paleogenómica[iv], la recuperación de información genómica de muestras antiguas. ¡El ADN antiguo elevado a la potencia genómica!

En las alas de esta nueva disciplina científica (la Paleogenómica) su grupo publicó el primer borrador del genoma Neandertal, y no solo eso, poco después logró identificar a una nueva especie de homínido, los Denisovanos, a partir de un diminuto hueso que nunca hubiese sido suficiente para la determinación morfológica de una nueva especie.

Además, descubrió que estos homínidos arcaicos aportaron material genético a la descendencia humana, teniendo impacto en el área biomédica, en estudios de la adaptación humana a determinados ambientes y en el entendimiento, por ejemplo, de los factores detrás del peculiar desarrollo del cerebro humano; es decir, esta información nos está ayudando a conocernos a nosotros mismos, nuestra fisiología y nuestra evolución.

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Cráneo Neandertal

La Asamblea del Nobel le concedió a Svante Pääbo el Premio por “sus descubrimientos sobre los genomas de los homínidos extintos y la evolución humana”, pero sin duda también es un galardón por una carrera científica dedicada a la consolidación de un campo nuevo, de manera decidida y rigurosa, con aplicaciones en muchas áreas, incluyendo la ecología y la evolución. Vertiginoso ¿no? Transitar desde una disciplina que no existía, a fomentar su desarrollo, y llevarla a hasta un Premio Nobel en el tiempo de una vida humana, es asombroso.

En México, el interés por el ADN antiguo se da de manera temprana, con el trabajo pionero de Rocío Vargas Sanders, publicado en 1989[v], y posteriormente los estudios de Lourdes Muñoz, en el Cinvestav. Actualmente, en la Unidad de Genómica Avanzada-Langebio del Cinvestav se cuenta con un laboratorio especializado para el trabajo en Paleogenómica, primero en México que cumple con estándares internacionales.

En este laboratorio se han analizado muestras de oso polar, paleopatológicas y paleobotánicas. Además, se llevan a cabo estudios sobre la domesticación del maíz, genética de poblaciones humanas precolombinas y, recientemente, sobre los vestigios en vasijas prehispánicas, con diversos grupos de investigación involucrados. También han regresado al país personas formadas en el área de la Paleogenómica, resultando en la expansión del campo a nivel nacional, como corresponde al enorme acervo arqueológico y paleontológico con el que contamos.

Pero, ¿qué fue del ADNmt? Al igual que el término ADN antiguo, se ha ido desvaneciendo en esta disciplina con el surgimiento de la Paleogenómica; sin embargo, la investigación en genética mitocondrial ha seguido por su cuenta y ¿quién sabe?, quizá en un futuro próximo estemos hablando de un Nobel concedido en el área de la genómica mitocondrial.

 

[i] Wang G.H. y Lu C.C. 1981, Sheng Wu Hua Xue and Sheng Wu Li Jin Zhan, 39: 70-75. [En chino]; Higuchi R., et al. 1984, Nature, 312: 282-284; Pääbo S. 1985, Nature, 314: 644-645.

[ii] En 1989 se publicó que era posible obtener energía mediante fusión fría, pero los resultados no pudieron ser replicados y se considera por tanto que se debieron a errores experimentales.

[iii] PCR son las siglas de la Reacción en Cadena de la Polimerasa, técnica que se había vuelto esencial en el ADN antiguo, pero que conlleva riesgos muy altos en lo referente a la contaminación de las muestras.

[iv] Poinar H.N., et al. 2006. Science, 311: 392-394; Green R.E., et al. 2006. Nature, 444: 330-336.

[v] Vargas S.R. 1989. Información Científica y Tecnológica, 11: 19-21.

 

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