ADN de más de un millón de años permite conocer evolución de mamuts

Es indudable la importancia que ha tomado en los últimos tiempos el extenso territorio de Siberia, un lugar tan alejado del mundo, rodeado de historias y anécdotas tan lejanas de nuestra realidad cotidiana. En la parte más norteña y asiática de Rusia, lo más alejado del mundo occidental, se revela como un lugar que mantuvo la vida del planeta en tiempos remotos. En publicaciones anteriores ya he abordado asuntos de interés y ahora toca hablar de los mamíferos gigantes más icónicos extintos, quizás por haber entrelazado su destino con el de los Homo sapiens, según estos últimos.

Desde Madrid, circula la información sobre la secuenciación y análisis de ADN de hasta 1.2 millones de años de antigüedad, que muestran que el mamut que habitó Norteamérica en la última edad de hielo era híbrido de lanudo y un linaje desconocido.

Ilustración arriba de la especie esteparia, abajo fotografía de un colmillo de Mamut lanudo que emerge del permafrost en la Isla Wrangel en Siberia. Fotografía de CPG y AFP

Además, este estudio, de un equipo internacional dirigido desde el Centro de Paleogenética de Estocolmo, proporciona nuevos conocimientos sobre cuándo y lo rápido que los mamuts se adaptaron al clima frío, según publican en la revista "Nature".

La isla de Wrangel ​ es una isla del Ártico, localizada entre el Mar de Chukchi y el Mar de Siberia Oriental, en el meridiano 180º, a 140 km de la costa de Siberia, de la que la separa el estrecho de De Long. Con una longitud de 150 km y 125 km, en su mayor anchura, tiene una superficie de 7608 km²; y que en el pasado estaba unida al continente. 

Veamos el pasado, hace alrededor de un millón de años no había "mamuts lanudos" todavía, ya que aún no habían evolucionado. Esta fue la época en que vivió su predecesor, el muy antiguo "mamut de la estepa". Los investigadores analizaron los genomas de tres mamuts antiguos, utilizando ADN recuperado de dientes de mamut que habían estado enterrados durante 0.7-1.2 millones de años en el permafrost siberiano.

El estudio, dirigido desde el Centro de Paleogenética de Estocolmo, proporciona nuevos conocimientos sobre cuándo y lo rápido que los mamuts se adaptaron al clima frío, según publican en la revista 'Nature'. Foto tomada del sitio triple w GAcetaUNAM.mx/la Importancia de los mamuts de Tultepec, Archivo.

Esta es la primera ocasión en que se ha secuenciado y autenticado ADN a partir de muestras de un millón de años, y extraerlo de las muestras fea sido un reto enorme. Los científicos descubrieron que sólo quedaban pequeñas cantidades de ese material genético en las muestras y que se degradaba en fragmentos muy pequeños.

Ha explicado el doctor Love Dalén, autor principal del trabajo, quien es profesor de genética evolutiva en el Centro de Paleogenética de Estocolmo “Este ADN es increíblemente antiguo. Las muestras son mil veces más antiguas que los restos vikingos, e incluso son anteriores a la existencia de humanos y neandertales. La edad de las muestras se determinó utilizando tanto datos geológicos como el reloj molecular. El resultado fue que ambos tipos de análisis mostraron que dos de los especímenes cuyos restos fueron analizados,  tienen más de un millón de años, mientras que, el tercero tiene alrededor de 700 mil años y representa uno de los primeros "mamuts lanudos" conocidos.”

Fotografía del Doctor Love Dalen profesor de genética evolutiva en el Centro de Paleogenética de Estocolmo. Tomada de CPG.

Los análisis de los genomas mostraron que el espécimen más antiguo, que tenía alrededor de 1.2 millones de años, pertenecía a un linaje genético de mamut antes desconocido. Los investigadores se refieren a éste como "Krestovka", debido a la localidad donde se encontró. Los resultados muestran que se separó de otros mamuts siberianos hace más de dos millones de años.

“Eso fue una completa sorpresa para nosotros. Todos los estudios anteriores han indicado que sólo había una especie de mamut en Siberia en ese momento, llamado de estepa, pero nuestros análisis de ADN ahora muestran que había dos linajes genéticos diferentes, al que aquí nos referimos como el mamut Adycha y el Krestovka. No podemos decirlo con certeza todavía, pero creemos que pueden representar dos especies diferentes”, sostuvo Tom van der Valk, autor principal del estudio.

Muestras de restos de mamuts que podrían datar de hace 1.2 millones de años produjeron el genoma completo más antiguo conocido hasta ahora. El hallazgo proporciona nueva comprensión sobre cómo evolucionaron estos animales prehistóricos. Vía Graphic News.

Los investigadores también sugieren que fueron los mamuts del linaje "Krestovka" los que colonizaron América del Norte hace un millón y medio de años. Además, los análisis muestran que el mamut colombino que habitó la región durante la última Edad de Hielo, era un híbrido, casi la mitad de su genoma provino del "linaje Krestovka" y la otra mitad del mamut lanudo.

“Evolucionó a través de una hibridación que tuvo lugar hace alrededor de 420 mil años”, según la coautora principal, Patrícia Pecnerová, que es doctora en Sistemática y Biología Evolutiva, por el Museo Sueco de Historia Natural. Y ha profundizado sus planes: "El objetivo general de este proyecto es utilizar la paleogenética para estudiar los procesos microevolutivos en el mamut lanudo (Mammuthus primigenius). Planeo hacer esto usando la captura de ADN para secuenciar genomas parciales de aproximadamente 200 especímenes de mamut fechados por radiocarbono con edades entre 60 y 4 mil años atrás (ka). La captura de ADN se diseñará para muestrear ampliamente a través del genoma del mamut, dirigiéndose a marcadores tanto neutrales como no neutrales. Esto me permitirá estimar los cambios temporales en Ne, rastrear los cambios en la variación genética y los coeficientes de endogamia individuales a través del tiempo, investigar si los cambios ambientales pasados ​​han llevado a la adaptación genética y examinar si el pequeño tamaño de la población en la isla Wrangel condujo a una acumulación de daños nocivos alelos antes de la extinción de la especie".

Fotografia de la Doctora Patricia Pecnerová Del Centro de Paleogenética. Tomada de CPG.

El ejemplar promedio del mamut lanudo contaba con más de tres metros de alto en muchos casos y unos colmillos que llegaban a los cuatro metros de largo, y aún persisten muchas incógnitas acerca de cómo fue que desaparecieron, si bien un estudio aparecido en febrero del año 2020, nos da alguna información que permite aventurar respuestas al respecto.

El resultado de este estudio fue dado a conocer por medio de la revista "Quaternary Science Reviews", elaborado por un equipo internacional de las Universidades de Helsinki y y Tübingen así como con la Academia de Ciencias de Rusia, en ella establecen su tesis que indica la presencia del último mamut que habitó nuestro planeta. Y señalan la isla de Wrangel, en el Océano Ártico al norte de Siberia, como su última casa hace tan "sólo" cuatro mil años. Si bien, se cree, lo hicieron de forma repentina, según las pistas por ellos encontradas en el lugar.

Explican que durante la última glaciación, que perduró, entre los cien mil y quince mil años en el pasado, trajo el florecimiento de la especie de estos mamuts, logrando extenderse por todo el paisaje del hemisferio norte, desde España hasta Alaska. Sin embargo con los cambios en el clima que sucedieron al concluir la glaciación, su hábitat se fue recortando, recortándosela a los lugares más al norte, tanto de América como de Asia. Los últimos lugares fueron los territorios de lo que hoy es Alaska y Siberia. Se refugiaron en los literales de la costa, y al elevarse el nivel del océano, se formo la isla Wangel, y este hecho parece que jugó a su favor, pues ello permitió que la especímenes encerrados en la isla pudieron sobrevivir por otros siete mil años en comparación con sus congéneres que habitaban el continente.

El equipo de investigadores examinó las composiciones "isotópicas" de varios elementos químicos, como el carbono, el nitrógeno, el azufre y el estroncio, de un gran conjunto de huesos y dientes de mamuts, obtenidos en distintos lugares del hemisferio norte: Siberia, Alaska, el territorio canadiense del Yukón y la mencionada Isla Wrangel.

Las antigüedades de dichos restos, se determinó van desde los cuarenta mil a los cuatro mil  años. El objetivo buscado era documentar posibles cambios en la dieta de los mamuts y su hábitat y encontrar evidencia de una alteración en su entorno.

Los especialistas encontraron que las composiciones de los "isótopos" de carbono y nitrógeno de colágeno (moléculas proteicas que forman fibras, que componen los tejidos de los animales) de los mamuts de la Isla Wrangel no cambiaron a medida que el clima se calentó hace unos diez mil años. De hecho, los valores permanecieron sin cambios hasta que desaparecieron los mamuts, aparentemente en medio de condiciones de vida favorables y estables.

Por el contrario, este resultado contrastó con los hallazgos sobre los mamuts lanudos de las llanuras ucraniano-rusas, que murieron hace aproximadamente quince mil años. Y algo simular pasó con los mamuts de la Isla de St. Paul, en Alaska, que desaparecieron hace cinco mil seiscientos años. En ambos casos, los últimos representantes de estas poblaciones mostraron cambios significativos en su composición isotópica, lo que indica cambios en su entorno poco antes de que se extinguieran localmente.

Estudios genéticos anteriores indican que los mamuts de la Isla Wrangel sufrieron mutaciones que afectaron su metabolismo de las grasas. De hecho, el equipo encontró una diferencia intrigante entre los mamuts de la isla Wrangel y sus predecesores siberianos de la edad de hielo: los valores de isótopos de carbono de carbonato indicaron una diferencia en las grasas y carbohidratos en las dietas de las poblaciones.

Explica Laura Arppe, del Museo finlandés de Historia Natural Luomus (Universidad de Helsinki), que dirigió al equipo de investigadores.: "Creemos que esto refleja la tendencia de los mamuts siberianos a depender de sus reservas de grasa para sobrevivir a los inviernos extremadamente duros de la era de hiel, mientras que los mamuts que habitaban la isla de Wrangel, que vivían en condiciones más suaves, simplemente no las necesitaron", 

Además, los huesos también contenían niveles de azufre y estroncio que sugerían que la meteorización del lecho de rocas e intensificó hacia el final de la existencia de la población de mamuts. Esto puede haber afectado la calidad del agua potable de los mamuts. Murieron de forma muy rápida.

Nos dice la doctora Arppe que en su etapa de investigación posdoctoral es su campo de actividad lo Isotópico, paleoecólogo y climatólogo. "Aplico técnicas geoquímicas isotópicas para estudiar una variedad de temas relacionados con entornos pasados. Los proyectos actuales se ocupan de (1) las entradas de agua salina del Holoceno al mar Báltico, (2) el clima y el medio ambiente de MIS 3-2 en Europa y la isla Wrangel, (3) las características del siglo XX en el hielo del glaciar Vestfonna, Svalbard. Y en cuanto a mi actividad docente, se desarrolla en los campos de geoquímica y las prácticas de geoquímica de isótopos, así como climatología del Pleistoceno.

Isla de Wrangel, tomada de Ecured

Como parte de las extinciones de la megafauna del Pleistoceno tardío, el mamut lanudo (Mammuthus primigenius) desapareció de Eurasia ca. Hace entre doce y diez mil años. Sin embargo, la especie sobrevivió durante miles de años después de la extinción del continente en la Isla Wrangel, situada frente a la costa de Siberia oriental. La última aparición conocida del mamut lanudo es el radiocarbono que data de hace cuatro mil años. La vida y la época del mamut lanudo se investigan en una colaboración entre investigadores del Laboratorio de Cronología, el Departamento de Geociencias y Geografía de la Universidad de Helsinki y la Universidad de Tübingen. El material de estudio consiste en huesos y dientes subfósiles del mamut lanudo, que llevan firmas químicas de sus condiciones de vida.

Pero aún hay preguntas sin respuesta. Por ejemplo, ¿A que se debió que desaparecieron de forma tan súbita? 

Los investigadores sospechan que murieron debido a eventos a corto plazo. Por un lado, el clima extremo, como lluvia sobre la nieve, que creó la formación de una gruesa capa de hielo que privó a los mamuts de su alimento. Lo que pudo ocasionar  una dramática disminución de la población y, finalmente, como conclusión,  a la extinción la especie.

Complementa lo dicho, el profesor Hervé Bocherens, del Centro Senckenberg para la Evolución Humana y el Paleoambiente de la Universidad de Tübingen, quien fue coautor del estudio: "Es fácil imaginar que la población, tal vez ya debilitada por el deterioro genético y los problemas de calidad del agua potable, podría haber sucumbido después de un evento climático extremo", el Doctor, actualmente trabaja en el Departamento de Geociencias de la Universidad de Tuebingen y en el Centro Senckenberg para la Evolución Humana y el Paleoambiente. Investiga en Paleobiología, Biología Evolutiva y Ecología y Evolución de los Homínidos, utilizando principalmente isótopos estables en huesos y dientes como trazadores ecológicos. Algunos de sus proyectos actuales son "Ecología de la alimentación de la fauna de mamíferos de la región inter-tropical brasileña del Pleistoceno tardío - Holoceno, "domesticación temprana de perros", "mega-herbívoros y humanos".

Adicionalmente, otro posible factor pudo haber sido la propagación de los Homo sapiens. sabemos que a primera evidencia arqueológica de humanos en la Isla Wrangel data de unos pocos cientos de años después del hueso de mamut más reciente. Sin embargo, encontrar pruebas de que los humanos cazaron mamuts es ahora muy complicado, pero no se puede descartar nuestra contribución a su desaparición.

La lejana Siberia seguramente nos obsequiará más de sus tesoros, encerrados bajo el hielo desde hace milenios, con el paso del tiempo, se establecerán, en función a nuevas tecnologías y sus consecuentes puntos de vista, las explicaciones más completas, sobre la mega fauna, que desapareció quizás en parte por nuestras acciones como especie, en una etapa en la que las tecnologías que se usaban eran muy sencillas, y las poblaciones humanas eran escasas y lejanas unas de otras. No se contribuía, como ahora que somos miles de millones de seres humanos diseminados por todos los continentes y apilados primordialmente en centros urbanos, generando contaminación y efectos muy marcados sobre el clima y la salud del planeta.

De tal forma es esto que ahora ya se dibuja la intención de colonizar el planeta Marte, y tenemos los proyectos de asentar humanos en dicho planeta, una probada de ello en la siguientes declaraciones:

Steve Jurczyk, administrador interino de la Agencia para la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio Norteamericana (NASA), ante la siguiente pregunta:

Bueno, y ahora que el róver de la NASA Perseverance, se posó el jueves en Marte, y es el quinto en completar el viaje hasta el planeta rojo, que sigue:

¿Cuándo llegará el turno de los humanos?

Respondió: "De aquí a la mitad o el final de los años 2030, empezaremos quizá a utilizar los medios que nos permiten ir a la Luna para enviar a astronautas a Marte. Los grandes retos tecnológicos están más o menos resueltos, pero aún faltan numerosos factores para ese objetivo. Un viaje a Marte durará unos site meses, y al principio los astronautas pasarán 30 días allí, anticipa, el planeta tiene una temperatura media de 63 °C bajo cero, las radiaciones son altas allí y el aire se compone en un 95% de dióxido de carbono. La gravedad equivale apenas a un 38% de la de la Tierra. Sin embargo, numerosos materiales y técnicas aún deben ser probado. Veamos, Perseverance llevó varios instrumentos a bordo con el objetivo de preparar futuras misiones humanas. Entre esas herramientas esta MOXIE, del tamaño de una batería de automóvil, cuyo objetivo es intentar producir oxígeno en Marte, aspirando el CO2, un poco como una planta. Ese oxígeno podrá servir para respirar y también como carburante."

Fotografía del planeta Marte obtenida por "Perseverance", tomada de La Jornada AP.

Afortunadamente gracias a la "Estación Espacial Internacional, hemos aprendido mucho sobre la microgravedad", dice G. Scott Hubbard, exempleado de la NASA que dirigió el primer programa sobre Marte de la agencia espacial estadounidense, que ahora encabeza un comité de expertos sobre seguridad para la compañía "SpaceX".

El famoso programa "Artemisa de regreso a la Luna", en el que la NASA concentra ahora sus esfuerzos, se considera como un banco de pruebas antes de ir a Marte. Explica a la AFP Jonathan McDowell, del centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian: "La posibilidad de enviar equipos de rescate desde la Tierra hasta Marte, si las cosas van mal y se rompen, estás a años de casa".

La agencia quiere aprovecharlo para probar un nuevo traje espacial, "xEMU", que permitirá una mayor movilidad y protegerá a los astronautas contra las bajas temperaturas. 

También será una ocasión para instalar una suerte de central nuclear en la Luna con la que producir electricidad, incluso durante las tormentas de polvo, que pueden tapar el Sol durante meses en Marte, lo que impediría el funcionamiento de los paneles solares.

Para Laura Forczyk, analista del sector espacial, "es posible" enviar a humanos a Marte, "pero de momento, es más seguro enviar robots", para los que los estándares de seguridad exigidos son inferiores.

El mayor obstáculo es la voluntad política, porque de ella depende la financiación. En 1990, George H.W. Bush anunció la llegada del hombre a Marte antes del quincuagésimo aniversario del primer paso en la Luna, en julio de 2019, y después hubo promesas similares de tres de sus sucesores (su hijo George W. Bush, Barack Obama y Donald Trump), pero hasta la fecha no se tradujeron en ningún programa concreto.

¿Será en los años 2030? "Es posible (…), pero sin la voluntad política de la administración y del Congreso, no ocurrirá", dice G. Scott Hubbard. 

Hasta ahora Joe Biden, aún no ha nombrado a un administrador permanente para la NASA ni ha dado su visión sobre las misiones espaciales. Su portavoz sólo dijo "apoyar" el programa "Artemisa", será que lo urgente le gana a lo económicamente deseable.

Es claro que el objetivo de volver a poner un astronauta a la Luna para 2024 sufrirá "retrasos" y, como un "efecto dominó", habrá también un aplazamiento para Marte, advierte Laura Forczyk, que considera más factpible una llegada al planeta rojo en los años posteriores al 2040.

SpaceX, la compañía del multimillonario Elon Musk, creada con el objetivo de lograr llevar a los humanos a Marte, podría adelantar a la agencia espacial estadounidense en la carrera.

La NASA ya apostó todo a su cohete "SLS" (Space Launch System), que será probado a finales de 2021 como muy pronto, y sin ningún humano a bordo. Este vehículo ya acumuló sobrecostos y retrasos, así como una prueba fallida de motores en enero pasado.

Por su parte SpaceX desarrolla el cohete "Starship", del que dos de sus prototipos se estrellaron recientemente al llevarse a cabo pruebas. Musk invierte su propio dinero y puede tomar los riesgos que quiera, al contrario de la NASA financiada con dinero público. Por ello considera G. Scott Hubbard que: "SpaceX" podría tener una nave lista antes que la NASA. Y añade: "Sin embargo, para tener humanos a bordo, también se necesitan equipos avanzado para mantenerlos con vida allí, en eso ha invertido la NASA desde hace décadas y lleva considerable ventaja. En lugar de ser competidores, la Agencia y la Compañía podrían convertirse en socios para lograr la hazaña de llevar a astronautas a Marte.

Completa la serie de declaraciones al respecto el doctor ingeniero aeroespacial y escritor Robert Zubrin, (nacido el 9 de abril de 1952), que fue fundador y es presidente de la organización "Mars Society", autor del libro "Alegato a Marte" (The Case for Mars, 1996),  quien calificó de “ambicioso” el plan de Elon Musk de enviar a un millón de colonos al planeta rojo hacia 2050. “Pero sí podemos enviar para esta fecha a un millar de personas a Marte y crearán las capacidades industriales y agrícolas para asegurar la vida de muchas más. Cuanta más gente vaya y nazca allí, más rápido se expandirá nuestra presencia: para 2070 seremos una ciudad, la que en 2100 tendrá un millón de habitantes o incluso más”, vaticinó Zubrin.

A la pregunta de si será posible evitar las víctimas humanas en la colonización de Marte, el científico señaló que “siempre hay un riesgo en la exploración, pero las grandes cosas no se logran sin empuje”, y remató con la expresión del primer cosmonauta del planeta, Yuri Gagarin (1934 - 1968): “¡Vámonos!”.

Ya veremos que sucede, la solución lógica es Cooperación. La humana Competencia.