Gracias al análisis del ADN más antiguo jamás recuperado sabemos que, hace dos millones de años, existía un extraordinario ecosistema en Groenlandia, en el que destacaba la presencia de un insólito explorador: el mastodonte.
El ADN estaba incrustado en los sedimentos de una región llamada Peary Land, en el extremo más septentrional de Groenlandia. Su análisis nos ha ofrecido una imagen de cómo era la vida en esa región durante un período en el que la temperatura de la Tierra era mayor. El paisaje, que ahora es un severo desierto polar, albergó en su día árboles, caribúes y mastodontes. Algunas de las plantas y animales que prosperaron allí se encuentran ahora en entornos árticos, mientras que otros viven en bosques boreales más templados. «El ecosistema de esa zona no tiene análogos modernos», afirma Eske Willerslev, genetista evolutivo de la Universidad de Cambridge y autor principal del estudio, publicado en Nature.
ADN ambiental
Hasta ahora, el ADN recuperado de más antigüedad era el de un diente de mamut de hace un millón de años. El ADN más antiguo hallado en el medio ambiente (en lugar de proceder de un espécimen fósil) también tenía esa misma antigüedad y estaba incrustado en los sedimentos marinos de la Antártida. El nuevo ADN analizado procede de una formación rocosa de Peary Land, rica en fósiles, llamada Kap København, que conserva sedimentos tanto terrestres como otros procedentes de un estuario poco profundo situado junto al océano. En esta formación, datada por los geólogos en unos dos millones de años, ya se halló un tesoro formado por fósiles de plantas e insectos, pero en él no había casi ningún rastro de mamíferos. Pero ahora, el ADN extraído procede de 102 géneros distintos de plantas, de 24 de los cuales nunca se hallaron fósiles en esta formación rocosa, y nueve animales, entre ellos cangrejos herradura, liebres, gansos y mastodontes. Para Willerslev fue algo «extraordinario», porque nadie pensaba que los mastodontes vivieran tan al norte.
«Nos da una idea general de las criaturas que vivían en este ecosistema, y eso es realmente asombroso», afirma Drew Christ, estudiante postdoctoral del Instituto Gund de Medio Ambiente de la Universidad de Vermont, que estudia la historia de las regiones polares de la Tierra, pero no participó en la investigación.
Gracias a los diferentes fragmentos de ADN hallados, el equipo de investigadores reconstruyó cómo era Peary Land en esa época. Cada vez que cae la hoja de un árbol o una persona muda un poco de piel o un conejo muere y se descompone en un prado, fragmentos de su ADN pueden penetrar en el medio ambiente. La mayoría de estos fragmentos, denominados ADN ambiental (eADN, por su acrónimo en inglés), se degradan a gran velocidad. Pero en las condiciones químicas adecuadas, las moléculas de ADN pueden unirse a sedimentos. Y tal como señala Karina Sand, geobióloga molecular del Instituto Globe de la Universidad de Copenhague, y coautora del estudio, esto las protege de la acción de las enzimas.
El equipo empezó a recoger sedimentos de Peary Land en 2006, pero la tecnología tardó años en estar a la altura de sus ambiciones. «Cada vez que mejoraba la tecnología de extracción y secuenciación del ADN, intentábamos volver a analizar estas muestras, pero fracasábamos una y otra vez», explica Willerslev. Durante años, el equipo fue incapaz de extraer ADN de las muestras con el que poder trabajar.
Unos pocos años después, lograron extraer con éxito ADN que estaba gravemente dañado. Eso les permitió comparar los fragmentos obtenidos con los genomas de las especies modernas. Las similitudes que hallaron demostraban que algunas de las especies antiguas eran antepasadas de las modernas.
Un ecosistema rico en especies
Willerslev señala que, hace dos millones de años, Kap København debió de ser un litoral boscoso atravesado por un rio que desembocaba en un estuario. El río transportaba fragmentos de ADN desde la tierra al entorno marino, donde se pudieron conservar. Esa es la razón por la que el equipo de investigadores halló pruebas de la existencia de cangrejos herradura (una familia que, en la actualidad, vive mucho más al sur), junto a ADN de caribús. También hallaron pruebas de que allí vivieron corales, hormigas, pulgas y leminos.
Entre las especies vegetales que prosperaban en la zona había sauces y abedules, que en la actualidad se pueden encontrar en las zonas más meridionales de Groenlandia. En cambio, tal como señala Mikkel Pedersen, geógrafo físico de la Universidad de Copenhague, otras especies solo se pueden encontrar en la actualidad en bosques más templados, como es el caso del álamo y el cedro. La temperatura media era entre 11 y 19 grados Celsius superior a la actual. Pero Groenlandia estaba situada en la misma latitud en la que se encuentra hoy en día, lo que significa que este antiguo paisaje estaba sumido en la oscuridad casi la mitad del año. Para Willersley, el hecho de que la vida vegetal pudiera sobrevivir a pesar de los largos periodos sin luz solar es una prueba del enorme poder de la adaptación evolutiva.
El grupo de organismos que vivían en Groenlandia hace dos millones de años también logró sobrevivir y producir descendencia, como el caribú moderno, que soporta ahora unas temperaturas mucho más bajas en el Ártico. El estudio de las secuencias genómicas de estos animales antiguos puede revelar la existencia de adaptaciones que ayudarían a las especies árticas a sobrevivir al cambio climático antropogénico, señala Willerslev.
La conservación del ADN ambiental
No sabemos cuánto tiempo puede permanecer intacto el ADN ambiental en los sedimentos. Willerslev cree que no nos debería sorprender hallar fragmentos de más de cuatro millones de años de antigüedad. Linda Armbrecht, es la investigadora del Instituto de Estudios Marinos y Antárticos de la Universidad de Tasmania que dirigió el estudio gracias al cual se halló ADN de un millón de años en la Antártida. No participó en el nuevo artículo de Willerslev, pero cree que es posible que existan otros lugares en el planeta en el que el ADN antiguo pueda ayudarnos a descubrir como cambiaron los ecosistemas a medida que el clima iba oscilando.
Armbrecht señala que «ambos estudios han buscado ADN en ambiente fríos: Groenlandia y Antártida. La clave para saber cuánto tiempo puede conservarse el ADN es buscarlo en ambientes y sedimentos cuyas propiedades favorecen su conservación (entre ellas, las bajas temperaturas y una mineralogía específica) y su posterior detección».
Stephanie Pappas
Referencia: «A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA»; Kurt H. Kjaer et al. en Nature, vol. 612, n.º 7939, págs. 283-291, 7 de diciembre de 2022.
