Análisis de ADN antiguo revela cambio climático en Groenlandia

Análisis de ADN antiguo revela cambio climático en Groenlandia

A pesar de su nombre verde, Groenlandia no es el lugar donde esperarías encontrar un jardín. Más grande que México, la isla alberga a menos de 60.000 personas, la mayoría de las cuales vive a lo largo de la costa suroeste. Y no es de extrañar: la mayor parte del vasto interior del país está revestido de hielo y, en muchos lugares, el aire es demasiado seco para incluso hacer nieve.

Sin embargo, en la desolada costa norte de la isla, los investigadores han reconstruido todo un antiguo ecosistema que se ve drásticamente diferente al actual. Mucho antes de que los humanos modernos llegaran a sus costas, los mastodontes caminaban por frondosos bosques y los cangrejos prosperaban entre los corales.

En lugar de usar fósiles para pintar este mundo perdido, los geólogos y biólogos usaron un tipo diferente de pincel: ADN de 2,4 millones de años extraído de la tierra misma. En un artículo publicado en el periódico Naturaleza hoy, los investigadores analizaron el material genético más antiguo jamás muestreado para comprender cómo se vería un pequeño rincón de Groenlandia cuando el clima de la Tierra era mucho más cálido.

“Muestra un ecosistema sin análogo hoy en día”, dice Eske Willerslev

ecólogo de la Universidad de Copenhague en Dinamarca y de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido y uno de los autores de este estudio.

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Cualquier tipo de ADN anticuado es un hallazgo raro. Si bien los científicos suelen extraerlo de los seres vivos, esa evidencia puede desvanecerse rápidamente después de la muerte. Cuando un organismo está vivo, arrojará gran parte de sí mismo, desde cabello hasta caca, piel muerta y muchas cosas intermedias, en su entorno. El ADN en esos detritos puede decirles a los científicos de qué especie proviene, casi como un código de barras. Los científicos llaman a estos rastros ADN ambientalo eDNA para abreviar.

“Es como el análisis forense que hacen en la escena del crimen”, dice Mehrdad Hajibabaei, un biólogo de la Universidad de Guelph en Canadá que no participó en la nueva investigación. “Puedes identificar organismos que viven en ese ambiente”.

La práctica, que todavía es relativamente nueva, ha sido ingeniosa en monitoreo de la biodiversidad, encontrar nuevas especies

y seguimiento de especies invasoras. Pero este estudio es el primero en utilizar eDNA para reconstruir un ecosistema prehistórico completo. El duro clima de Groenlandia sin duda ayudó.

Dos científicos en trajes de materiales peligrosos en Peary Land rocoso y árido de Groenlandia
Eske Willerslev y un colega toman muestras de sedimentos para ADN ambiental en Peary Land de Groenlandia. Cortesía de NOVA, HHMI Tangled Bank Studios y Handful of Films

En la mayoría de las circunstancias, el eDNA se degrada rápidamente en el polvo del tiempo. Pero en las condiciones adecuadas, por ejemplo, si se mantiene seco, adherido a minerales o congelado, puede durar miles o incluso millones de años. El eDNA en el Naturaleza El análisis provino de un lugar conocido como Peary Land, una península en la costa ártica de Groenlandia, a solo unas 450 millas al sur del Polo Norte.

Willerslev y algunos colegas desenterraron por primera vez muestras de permafrost de Peary Land en 2006. Al principio, no estaban seguros de poder encontrar algún eDNA sobreviviente del sustrato. Aunque el equipo probó constantemente nuevas formas de extraer pistas de un pajar de minerales, muchos de sus esfuerzos fueron infructuosos. “Revisamos estas muestras y fallamos y fallamos hasta hace un par de años”, dice Willerslev.

Entonces, ¿qué cambió? Uno de los colaboradores de Willerslev, geobiólogo karina arena, desarrolló mejores métodos para encontrar los minerales específicos que portaban eDNA. Eso permitió a los investigadores apuntar a trozos de arcilla y cuarzo, liberar el eDNA y secuenciarlo con tecnología que ha avanzado mucho desde 2006. También les permitió estudiar muestras aún más pequeñas.

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Antes de este artículo, el ADN más antiguo conocido procedía de dos mamuts lanudos conservados en hielo siberiano, estimado entre 1,2 y 1,7 millones de años. Pero Willerslev y Sand midieron que su eDNA era mucho más antiguo: alrededor de 2,4 millones de años.

Luego, comenzaron a examinar sus fragmentos de eDNA en busca de coincidencias. Eso tampoco fue sencillo, dada la forma en que la vida ha evolucionado desde el comienzo del Pleistoceno. El eDNA en cuestión no tenía una coincidencia exacta con los animales de hoy, ni siquiera con los animales en el registro fósil. Como respaldo, los científicos tuvieron que identificar parientes cercanos, lo que les indicó criaturas prehistóricas que nunca se han rastreado hasta el Ártico.

Científico en traje de materiales peligrosos que maneja muestras de sedimentos de Groenlandia en el laboratorio
Un investigador prepara un núcleo de sedimento para tomar muestras en Copenhague, Dinamarca. Cortesía de NOVA, HHMI Enredados

En su registro de eDNA, encontraron evidencia de mastodontes, parientes de los elefantes modernos. También encontraron signos de animales relacionados con los renos, roedores y gansos de hoy, y bichos relacionados con hormigas y pulgas. También encontraron restos de vida marina, incluidos corales y cangrejos herradura que alguna vez vivieron en las aguas del Ártico. Algunos de los animales más pequeños todavía viven en Groenlandia hoy, pero para otros, hace demasiado frío. De hecho, los registros climáticos indican que hace 2,4 millones de años, Groenlandia fue unos 20 a 34 grados Fahrenheit más cálido de lo que es hoy.

En cuanto a las plantas, los investigadores identificaron una curiosa mezcla de árboles frondosos de hoja caduca como álamos y abedules (como los que se pueden encontrar en Gran Bretaña o el este de los EE. UU.) y arbustos árticos (como los que se pueden encontrar en el norte de Canadá). Fue una combinación de condiciones templadas y polares que realmente no existe en la Tierra hoy.

Manos enguantadas sosteniendo una muestra de eDNA en el análisis de Groenlandia
Un investigador extrae muestras de un núcleo de sedimento para la secuenciación del ADN. Cortesía de NOVA, HHMI Tangled Bank Studios y Handful of Films

“Este es un estudio muy emocionante y un logro sobresaliente de los autores, y muestra cuán lejos ha llegado el campo con respecto al desarrollo de nuevas herramientas para estudiar sistemas ambientales tan antiguos”, dice linda armrechtbiólogo de la Universidad de Tasmania en Australia, que no fue autor del artículo.

“Contribuye enormemente a nuestra comprensión de cómo la Tierra era diferente en regiones como el Ártico”, dice Hajibabaei. Además, agrega, este estudio puede mostrar a los científicos cómo estudiar los ecosistemas en un clima cambiante.

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De hecho, el mundo perdido de Groenlandia ilustra un factor diferente del cambio climático. No mucho después de que floreciera el jardín, comenzó una secuencia de glaciaciones. Las temperaturas del Ártico descendieron y Peary Land se convirtió en un páramo yermo.

Esa situación ahora se está reproduciendo a la inversa, y mucho, mucho más rápido. Hoy en día, en todo el planeta, los organismos se están adaptando al calentamiento drástico a velocidades sin precedentes. A menudo, los científicos asumen que las especies pueden sobrevivir moviéndose hacia el norte desde las zonas tropicales y templadas. Pero eso no significa que las manadas de elefantes y renos terminarán mezclándose en Peary Land.

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