ADN en sedimentos arqueológicos
El ADN humano y animal antiguo puede permanecer localizado de forma estable en los sedimentos, conservado en fragmentos microscópicos de huesos y heces
El análisis del ADN antiguo conservado en los sedimentos es una tecnología emergente que permite detectar la presencia pasada de seres humanos y otros animales en los yacimientos arqueológicos. Sin embargo, se sabe poco sobre cómo se conserva el ADN en los sedimentos durante largos periodos de tiempo. Un equipo internacional de investigadores, en el que participan científicos del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de Leipzig y de otras instituciones de Alemania, Australia, Portugal y Rusia, ha arrojado ahora luz sobre este asunto al aislar el ADN de bloques sólidos de sedimentos no alterados e incrustados en resina plástica. El estudio revela que el ADN humano y animal antiguo se concentra en pequeños "puntos calientes", especialmente en partículas microscópicas de hueso o heces. El micromuestreo de estas partículas puede recuperar cantidades sustanciales de ADN de antiguos seres humanos, como los neandertales, y de otras especies, y relacionarlas con registros arqueológicos y ecológicos a escala microscópica.
Toma de muestras de un bloque de sedimento impregnado no perturbado para análisis de ADN antiguo.
© MPI f. Evolutionary Anthropology
La mayoría de los arqueólogos han considerado durante mucho tiempo que los sedimentos en los que están incrustados los hallazgos arqueológicos son subproductos sin importancia de las excavaciones. Sin embargo, en los últimos años se ha demostrado que los sedimentos pueden contener biomoléculas antiguas, incluido el ADN. "La obtención de ADN humano y de fauna antigua a partir de los sedimentos ofrece nuevas e interesantes oportunidades para investigar la distribución geográfica y temporal de los antiguos seres humanos y otros organismos en yacimientos donde sus restos óseos son escasos o están ausentes", afirma Matthias Meyer, autor principal del estudio e investigador del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de Leipzig.
Para investigar el origen del ADN en los sedimentos, los investigadores del Max Planck se asociaron con un grupo internacional de geoarqueólogos -arqueólogos que aplican técnicas geológicas para reconstruir la formación de sedimentos y yacimientos- para estudiar la conservación del ADN en los sedimentos a escala microscópica. Utilizaron bloques de sedimentos no alterados que habían sido extraídos previamente de yacimientos arqueológicos y empapados en resina sintética similar al plástico (poliéster). Los bloques endurecidos se llevaron al laboratorio y se cortaron en secciones para obtener imágenes al microscopio y realizar análisis genéticos.
Los investigadores lograron extraer el ADN de una colección de bloques de sedimentos preparados desde hace 40 años, procedentes de yacimientos de África, Asia, Europa y Norteamérica. "El hecho de que estos bloques sean una excelente fuente de ADN antiguo -incluido el procedente de los homínidos-, a pesar de que a menudo han estado almacenados durante décadas en plástico, permite acceder a un vasto depósito de información genética sin explotar". El estudio abre una nueva era de estudios sobre el ADN antiguo que volverá a visitar las muestras almacenadas en los laboratorios, permitiendo el análisis de yacimientos que hace tiempo que se han rellenado, lo que es especialmente importante dada la restricción de viajes y la inaccesibilidad de los yacimientos en un mundo pandémico", afirma Mike Morley, de la Universidad Flinders de Australia, que dirigió algunos de los análisis geoarqueológicos.
Abundancia de microrrestos en la matriz del sedimento
Los científicos utilizaron bloques de sedimentos de la cueva de Denisova, un yacimiento situado en las montañas de Altai, en el centro-sur de Siberia, donde se ha recuperado ADN antiguo de neandertales, denisovanos y humanos modernos, y demostraron que las pequeñas partículas orgánicas producían más ADN que los sedimentos muestreados al azar. "El estudio muestra claramente que el alto índice de éxito en la obtención de ADN de mamíferos antiguos en los sedimentos de la cueva de Denisova se debe a la abundancia de microrrestos en la matriz del sedimento, más que al ADN extracelular libre procedente de las heces, los fluidos corporales o el tejido celular en descomposición potencialmente adsorbido a los granos minerales", afirma Vera Aldeias, coautora del estudio e investigadora de la Universidad de Algarve (Portugal). "Este estudio es un gran paso para comprender con precisión dónde y en qué condiciones se conserva el ADN antiguo en los sedimentos", afirma Morley.
El enfoque descrito en el estudio permite un muestreo a microescala muy localizado de los sedimentos para el análisis del ADN y demuestra que el ADN antiguo (ADNa) no está distribuido uniformemente en los sedimentos; y que determinadas características de los sedimentos son más propicias para la conservación del ADN antiguo que otras. "Vincular el ADNa de los sedimentos con el microcontexto arqueológico significa que también podemos abordar la posibilidad del movimiento físico del ADNa entre los depósitos sedimentarios", afirma Susan Mentzer, investigadora del Centro Senckenberg para la Evolución Humana y el Paleoambiente (Alemania).
Diyendo Massilani, autor principal del estudio, fue capaz de recuperar cantidades sustanciales de ADN neandertal a partir de sólo unos pocos miligramos de sedimento. Pudo identificar el sexo de los individuos que dejaron su ADN y demostró que pertenecían a una población emparentada con un neandertal cuyo genoma fue reconstruido previamente a partir de un fragmento de hueso descubierto en la cueva. "El ADN neandertal en estas pequeñas muestras de sedimento embebido en plástico estaba mucho más concentrado que el que solemos encontrar en el material suelto", afirma. "Con este enfoque será posible en el futuro analizar el ADN de muchos individuos humanos antiguos diferentes a partir de sólo un pequeño cubo de sedimento solidificado. Es divertido pensar que esto es presumiblemente así porque utilizaban la cueva como retrete hace decenas de miles de años".
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