Qué significa que el secreto del ARN de un mamut lanudo haya salido a la luz

Los mamuts lanudos fueron animales gigantes cubiertos de pelo, adaptados a los paisajes congelados de Eurasia y América del Norte. Recorrían estas regiones durante la Edad de Hielo, pero se extinguieron hace cerca de 4.000 años.

Científicos de cinco países, que fueron dirigidos por el español Emilio Mármol-Sánchez, realizaron un estudio que permitió recuperar y analizar ARN activo de uno de los mamuts, que estaba conservado en el permafrost de Siberia, un avance que hasta ahora parecía imposible.

Consiguieron detectar genes que estaban activos poco antes de que el animal muriera y los análisis aportan respuestas sobre cómo funcionaban estos animales extintos. El estudio fue publicado en la revista Cell.

En diálogo con Infobae, Mármol Sánchez, quien fue investigador posdoctoral en la Universidad de Estocolmo y ahora trabaja en el Instituto Globe de Copenhague, en Dinamarca, precisó que se demostró que “no solo el ADN y las proteínas, sino también el ARN pueden mantenerse intactos durante periodos muy largos y así se puede aportar información relevante sobre la biología de especies extintas”.

El trabajo fue llevado a cabo por colaboradores de la Universidad de Estocolmo y el Centro de Paleogenética del Museo Sueco de Historia Natural, en Suecia, y el Museo Universitario Ártico de Noruega, el Instituto Globe de Copenhague, en Dinamarca.

También participaron científicos del BioCentro Vienna de Austria, la Academia de Ciencias de Rusia y de Colegio Dartmouth en los Estados Unidos.

Descubrir el ARN en restos milenarios

Durante décadas, la comunidad científica asumió que el ácido ribonucleico (ARN), la molécula que muestra qué genes están activos en las células, no podía sobrevivir mucho tiempo después de la muerte de un ser vivo porque se degrada con rapidez. El ARN permite saber cómo responde el organismo en tiempo real.

En cambio, el ácido desoxirribonucleico (ADN) guarda la información genética que se transmite de generación en generación y se sabe que puede resistir miles de años en buenas condiciones, como en el permafrost.

El estudio que ahora se publicó en Cell surgió al considerar esa diferencia: los investigadores quisieron averiguar si, pese a todo, quedaba ARN en los restos de mamut lanudo preservados en el hielo durante casi 40.000 años.

El objetivo fue entonces intentar extraer ARN y analizar qué genes seguían activos justo antes de que el animal muriera. De esta manera se lograría una mirada inédita sobre su funcionamiento interno.

Viaje del hielo al laboratorio

En 2018 se encontraron grandes restos de mamut en Belaya Gora, Siberia, en una zona donde el frío extremo congeló músculo y piel.

En 2019 se hizo la recolección de muestras y se aplicaron protocolos que evitan la contaminación con materiales actuales.

También analizaron tejidos de Yuka, una cría de mamut lanudo hallada congelada en Siberia en 2010.

Los tejidos se trasladaron al Centro de Paleogenética en Estocolmo, donde expertos operaron en laboratorios estériles y emplearon tecnología de punta, como microcentrífugas, para extraer el ARN antiguo sin dañarlo.

El paso siguiente consistió en investigar qué genes trabajaban momentos antes de que el animal muriera.

El genoma del mamut tiene cerca de 20.000 genes que producen proteínas, pero hay miles más que no lo hacen y muchos de ellos siguen siendo poco conocidos.

“Tendría el doble de genes no codificantes, entre ellos los llamados microARN, en comparación con los 20.000 genes codificantes. Pero sólo conocemos una pequeña parte de estos genes no codificantes”, afirmó el doctor Mármol Sánchez.

Hallazgos sobre la vida y los secretos del mamut

Los resultados mostraron que sí es posible recuperar ARN antiguo de restos tan antiguos. Los investigadores lograron analizar fragmentos que reflejan la actividad genética de los tejidos poco antes de la muerte del mamut.

Detectaron que algunos genes estaban activos en los músculos, principalmente los relacionados con la contracción y la reacción del cuerpo frente al estrés. Este detalle ayuda a entender qué sufría el animal en sus últimos momentos.

Identificaron rastros de estrés celular en los tejidos. Estos indicios sugieren que el mamut pudo haber estado bajo presión física o ante una situación difícil justo antes de fallecer.

Además de los genes grandes, los científicos hallaron microARN, que son pequeñas piezas que controlan la actividad de otros genes, y confirmaron que el material realmente provenía del mamut.

Gracias a técnicas muy precisas, se comprobaron mutaciones únicas en el ARN, diferentes a las de especies vivas hoy. Así se aseguraron de que los fragmentos no habían sido contaminados ni mezclados con ADN moderno.

El equipo remarcó que no todos los restos antiguos conservan ARN en buen estado. La excelente preservación de estos tejidos, gracias al frío del permafrost, fue una de las claves para el éxito.

“El frío es una buena forma de preservar a las moléculas de ARN en el tiempo, pero no la única. También ayuda la desecación, que es la ausencia de agua total o parcial en los tejidos. Si se dan ambas condiciones es mejor, pero realmente sólo una de ellas es necesaria. Y lo más importante es que estas condiciones sean más o menos permanentes en el tiempo”, detalló el científico español en la entrevista con Infobae.

Desafíos y límites del método

Una de las limitaciones más importantes es que el método puede fallar si el fósil estuvo expuesto a cambios de temperatura o contaminación. Por esta razón, el hielo constante es esencial para futuros análisis.

“El ARN nos da información directa sobre qué genes estaban siendo expresados activamente en el momento en que capturamos la biología de la muestra”, mencionó.

A diferencia del ADN, que apenas cambia durante toda la vida y es prácticamente el mismo en todas las células del organismo, salvo alteraciones como el cáncer, “el ARN es muy dinámico y específico para cada tipo celular. Es decir, el conjunto de genes que se expresan desde el genoma varía en cada tejido y también cambia constantemente según estímulos internos o externos, como la hora del día, el estrés, la nutrición o las infecciones”, aclaró el científico.

En la mayoría de los casos, “lo que secuenciamos es el transcriptoma, es decir, todo el contenido de ARN de una célula o tejido presente justo antes de que muriera el organismo”.

Los ARN tienen vidas medias de entre minutos y algunas horas, tras lo cual son degradados por la maquinaria interna celular. “Por eso decimos que estamos observando el estado metabólico del músculo del mamut Yuka poco antes de morir, hasta un máximo de unas pocas horas previas a congelarse en el tiempo en el permafrost”. comentó.

El mayor aprendizaje es que el ARN puede sobrevivir milenios bajo condiciones muy especiales. A partir de ahora se abre un nuevo camino para investigar cómo funcionaban, sentían y reaccionaban los animales extintos en la prehistoria.

En el futuro, los investigadores podrían realizar estudios que combinen ARN prehistórico con ADN, proteínas y otras biomoléculas preservadas.

Para Mármol Sánchez, “ese tipo de investigaciones podría transformar por completo la comprensión de la megafauna extinta y de otras especies. Podría también revelar muchas capas ocultas de biología que han permanecido congeladas hasta ahora”.

Por su parte, Love Dalén, coautor del estudio e investigador en la Universidad de Estocolmo y el Centro de Paleogenética, sostuvo: “Nuestros resultados demuestran que las moléculas de ARN pueden sobrevivir mucho más tiempo del que se pensaba. Esto significa que no solo podremos estudiar qué genes están encendidos en diferentes animales extintos, sino que también será posible secuenciar virus de ARN, como influenza y coronavirus, preservados en restos de la Edad de Hielo”.