Consiguen 'revivir' moléculas de la Edad de Piedra

Los microbios son, sin duda, los mejores químicos de la naturaleza. De hecho, entre sus 'creaciones' podemos encontrar una gran variedad de antibióticos y otras sustancias terapéuticas que hoy se utilizan ampliamente en todo el mundo. Sin embargo, la producción de todos estos productos químicos naturales no es sencilla y, para fabricarlos, las bacterias dependen de tipos especializados de genes que codifican las proteínas necesarias para la tarea. En la actualidad, el estudio científico de los productos naturales microbianos se limita en gran medida a las bacterias vivas, pero dado que las bacterias han habitado la tierra durante más de 3.000 millones de años, existe un enorme 'tesoro' de productos naturales del pasado que siguen siendo desconocidos para nosotros.

«En este estudio -asegura Christina Warinner, profesora asociada de antropología en la Universidad de Harvard y coautora principal- hemos alcanzado un hito importante al revelar la gran diversidad genética y química de nuestro pasado microbiano». «Nuestro objetivo -dice por su parte Pierre Stallforth, también coautor principal de la investigación- es trazar un camino para el descubrimiento de productos naturales antiguos e informar sobre sus posibles aplicaciones futuras».

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Cuando un organismo muere, su ADN se degrada rápidamente y se rompe en multitud de pequeños fragmentos. Los científicos pueden identificar algunos de estos fragmentos de ADN comparándolos con las bases de datos disponibles, pero durante años los arqueólogos microbianos han luchado con el hecho de que la mayoría del ADN antiguo no se puede comparar con nada de lo que se conoce hoy. Un problema de larga data, pero que los recientes avances en informática están empezando a solucionar.

Las nuevas técnicas, en efecto, hacen posible volver a unir los fragmentos de ADN, como las piezas de un rompecabezas, para reconstruir genes y genomas desconocidos. El único problema es que la técnica no funciona demasiado bien en el ADN antiguo, muy degradado y fragmentado, como es el caso del que nos llega desde el Pleistoceno . «Tuvimos que repensar por completo nuestro enfoque», afirma el coautor Alexander Hübner.

Tres años de pruebas más tarde, Hübner explica que el equipo logró un gran avance, al conseguir ensamblar tramos de ADN reconstruido de más de 100.000 pares de bases de longitud, además de recuperar una amplia gama de genes y genomas de gran antigüedad. «Ahora -dice el científico- podemos comenzar con miles de millones de fragmentos de ADN antiguos desconocidos y ordenarlos sistemáticamente en genomas bacterianos perdidos hace mucho tiempo, en la Edad de Hielo».

El equipo se centró en la reconstrucción de genomas bacterianos encerrados en el cálculo dental, también conocido como sarro, de 12 neandertales que vivieron entre hace 102.000 y 40.000 años, 34 humanos de hace entre 30.000 y 150 años y 18 humanos actuales. El sarro dental es la única parte del cuerpo que fosiliza de forma natural durante la vida, convirtiendo la placa dental en un auténtico cementerio de bacterias mineralizadas. De este modo, los investigadores reconstruyeron numerosas especies de bacterias orales, así como otras especies más exóticas cuyos genomas no habían sido descritos antes. Entre ellas, por ejemplo, se encontraba un miembro desconocido de Chlorobium, cuyo ADN altamente dañado mostraba las características de una edad avanzada, y que se encontró en el cálculo dental de siete humanos paleolíticos y neandertales.

Los análisis revelaron que los siete genomas de Chlorobium contenían un grupo de genes biosintéticos de función desconocida. «El cálculo dental de la Dama Roja de El Mirón, en España, de 19.000 años de antigüedad -explica Anan Ibrahim, también coautora del estudio- arrojó un genoma de Chlorobium particularmente bien conservado. Después de haber descubierto estos enigmáticos genes, quisimos llevarlos al laboratorio para descubrir qué hacían».

Dicho y hecho, el equipo utilizó las más avanzadas herramientas de biotecnología molecular sintética para permitir que las bacterias vivas produjeran las sustancias químicas codificadas por los genes antiguos. Fue la primera vez que este enfoque se aplicó con éxito a bacterias antiguas, y dio como resultado el descubrimiento de una nueva familia de productos naturales microbianos que los investigadores denominaron 'paleofuranos'. «Este es el primer paso -explica el investigador y coautor Martin Klapper- para acceder a la diversidad química oculta de los microbios del pasado de la Tierra, y agrega una nueva y emocionante dimensión temporal al descubrimiento de productos naturales».

La exitosa investigación fue posible gracias a la cooperación de un extenso equipo de científicos, entre los que había arqueólogos, bioinformáticos, biólogos moleculares y químicos. «Al trabajar en colaboración -explica Christina Warinner, firmantes del artículo- pudimos desarrollar las tecnologías necesarias para recrear moléculas producidas hace cien mil años». En próximos trabajos, el equipo espera utilizar la técnica para encontrar nuevos antibióticos.