Un equipo de investigadores del que forma parte un español recupera el ARN de este animal extinguido en 1936 gracias a un ejemplar conservado en un museo
21 sep 2023 . Actualizado a las 18:50 h.La posibilidad de resucitar especies del pasado, como soñaba Parque Jurásico con los dinosaurios, todavía pertenece al género de la ciencia-ficción, pero quizá en un futuro, más cercano o más lejano, pueda dejar de serlo. Por primera vez, un grupo de investigadores, del que forma parte el genetista español Emilio Mármol Sánchez, ha conseguido secuenciar el ARN de un animal extinguido, el tigre de Tasmania, mediante un procedimiento que bien podría ser el argumento de una película.
Los científicos han utilizado muestras de músculo y piel de un ejemplar de esta especie de hace 132 años que se conservaba en el Museo de Historia Natural de Estocolmo para aislar millones de secuencias de ácido ribonucleico (ARN), la molécula que ayuda al ADN a transmitir información a las células. Los resultados, publicados en la revista Genome Research, abren la puerta a que animales conservados en museos y colecciones permitan aportar nuevos conocimientos sobre especies desaparecidas.
Oliver Smith, genetista de la empresa Micropathology de Coventry (Reino Unido), explica que la posibilidad de analizar el ARN «abre toda una nueva fuente potencial de información». «En lugar de fijarnos en lo que es un genoma, podemos fijarnos en lo que hace el genoma», asegura.
El tigre de Tasmania -también conocido como tilacino- era un marsupial carnívoro que vivía en la isla de Tasmania, al sureste de Australia. El último ejemplar conocido murió en cautividad en 1936, pero se conservan algunos restos en museos. Para este estudio, los investigadores recogieron tres muestras de músculo y tres de piel, cada una de las cuales tenía un peso de unos 80 miligramos, y de ahí extrajeron y purificaron 81,9 millones de fragmentos de ARN del músculo del tilacino y 223,6 millones de fragmentos de su piel. Después de eliminar los duplicados y las secuencias muy cortas, identificaron 1,5 millones de secuencias de ARN del tejido muscular y 2,8 millones de secuencias de ARN de la piel, explica la revista.
Hasta ahora, los científicos habían sido capaces de extraer el ADN de especies extinguidas desde hace siglos, pero hacerlo con el ARN era un reto porque estas moléculas son menos estables y se descomponen rápidamente en fragmentos más pequeños. «Fuera de las células vivas, se cree que se degrada o destruye en cuestión de minutos», destaca Marc Friedländer, coautor del estudio y genetista de la Universidad de Estocolmo. Mármol Sánchez detalla que el ARN proporciona información sobre las variantes de la expresión génica en distintos tejidos.
«Resucitar al tigre de Tasmania, o dicho de otro modo, su desextinción, no fue ni es el foco de nuestra investigación», declara Mármol a este periódico. «Sin embargo, reconocemos que estas iniciativas tienen cierto interés en el sentido de poder recrear animales extintos que alguna vez estuvieron vivos, para eventualmente reintroducirlos en sus hábitats, si es que aún se conservan hoy en día aunque preferimos permanecer razonablemente escépticos en que tales desarrollos podrán resucitar especies extintas tal cual eran en el pasado, así como que eso pueda ocurrir pronto».
La combinación de los estudios de ADN, en los que la ciencia ha avanzado de manera notable en la última, y los incipientes de ARN permitirán nuevos avances en campos como el estudio de los virus antiguos, añade añade Hannes Schroeder, investigador de ADN antiguo de la Universidad de Copenhague.
Emilio Mármol Sánchez: «El trabajo puede ayudar a prevenir pandemias»
El investigador español que participa en el trabajo, Emilio Mármol, explica cómo se hizo.
-¿Cómo se realizó el estudio?
-La secuenciación de ADN a partir de restos antiguos de especies vivas o extintas ha sido la norma durante la última década aproximadamente, y los primeros avances en este campo, a finales de los años 80 y 90, incluso fueron reconocidos el año pasado con el Premio Nobel de Fisiología y Medicina a Svante Pääbo, por sus estudios pioneros sobre el ADN antiguo. Si bien el ADN antiguo ha ganado mucha atención y ahora es un campo de investigación bastante maduro, el estudio de moléculas de ARN antiguas es mucho más reciente. Incluso podríamos contar con los dedos de nuestras manos los estudios anteriores al nuestro que informan sobre ARN antiguos secuenciados en animales. Sabíamos por algunos estudios anteriores que, bajo ciertas condiciones de conservación (es decir, permafrost, desecación o conservación química), no solo el ADN, sino también el ARN todavía está presente en restos de animales muy antiguos. Nuestro estudio es único en este sentido ya que pudimos, por primera vez, secuenciar ARN de una especie extinta, el tigre de Tasmania. Esta es la primera vez que hemos podido vislumbrar la biología y el metabolismo reales de las células del tigre de Tasmania utilizado en nuestro estudio justo antes de morir.
-¿Por qué eligieron el tigre de Tasmania?
-El tigre de Tasmania fue nuestro primer objetivo ya que estábamos centrados en analizar especies extintas de renombre. Dado que este estudio fue considerado para nosotros como un primer intento y una prueba de concepto de que, de hecho, era posible extraer ARN de restos de tejido preservados no de la mejor forma (nuestro tigre de Tasmania fue disecado pero no completamente momificado y se almacenó a temperatura ambiente y no en condiciones estériles durante casi un siglo), primero nos centramos en la «manzana fácil» que es el tigre de Tasmania. Es un ejemplo de un reciente evento de extinción provocado por el hombre, ya que el último tigre de Tasmania vivo documentado murió en cautiverio en el zoológico de Hobart en Tasmania en 1936.
-¿Cuál es la diferencia entre descifrar ARN y ADN?
-Para explicar esto podemos hacer una analogía. Consideremos todos los restaurantes (células) de una ciudad (organismo). Todos los restaurantes son en cierto sentido similares, comparten un conjunto de características comunes, como tener cocina, mesas, sillas, camareros atendiendo, etc. Sin embargo, todos los restaurantes son al mismo tiempo diferentes, incluso los que pertenecen a la misma cadena (al mismo órgano o tejido). Supongamos que todos los restaurantes reciben el mismo gran libro (genoma de ADN) de recetas (genes), por lo que todos los restaurantes tienen acceso a todas las recetas necesarias para administrar un negocio exitoso. El libro de recetas es el mismo en todos los restaurantes por lo que no importa qué restaurante visites, siempre tendrás el mismo libro para leer y aprender sobre las mismas recetas. Con la secuenciación del ADN, siempre vas a la cocina (el núcleo) y lees el mismo libro de recetas (genoma) una y otra vez. Puedes aprender mucho sobre platos y cocina (biología y evolución) al hacerlo, pero ¿dirías que realmente visitaste el restaurante y comiste allí para escribir una reseña fiel? Con la secuenciación de ARN, ahora podemos ir al restaurante en sí mismo, probar la comida y diferenciar entre un bar de sushi, un bar de tapas o una hamburguesería de comida rápida. Antes no podías hacerlo, ya que solo leías el mismo libro (ADN) de recetas sin importar a dónde fueras. Ahora, con el ARN, se pueden ver las diferencias entre células (o restaurantes). De hecho, puedes cuantificar cuántas paellas o sangrías se venden en el bar de tapas en un día determinado, e incluso puedes comparar los nigiris o el ramen de un sushi bar con los de otro que está al otro lado de la calle. La secuenciación de ARN te da una idea de la biología real y la regulación del metabolismo que ocurría en las células y tejidos de los tigres de Tasmania antes de que se extinguieran. Con el ARN, se puede diferenciar entre tejidos, se pueden obtener pruebas de cómo estos ARN reguladores funcionaban en el pasado justo antes de que las células murieran y se pueden predecir las funciones biológicas que esas células mostraban cuando estaban vivas. Todo esto antes era imposible simplemente secuenciando el ADN, y ahora se ha revelado por primera vez en el extinto tigre de Tasmania. Con nuestro trabajo, es la primera vez que hemos podido acceder a información metabólica y de expresión génica directamente en una especie extinta. Solo usando ADN, podrías predecir ciertas funciones, usando como referencia animales vivos actualmente. Pero siempre estarías perdiendo todo el universo de moléculas de ARN que también estaban ahí, simplemente no las estabas analizando porque creías que ya no existían. Esta creencia se basa en que el ARN es considerado normalmente mucho más frágil que el ADN, y esto es cierto en parte.
Con el paso del tiempo, una vez que una célula muere, el ADN y el ARN contenido en ella sufre un proceso de degradación y fragmentación hasta que eventualmente es destruido completamente. El tiempo es nuestro enemigo, cuando más tiempo haya pasado desde la muerte del animal, menos ADN y ARN quedarán. Podemos ralentizar esta degradación con ciertos procesos, como congelación, desecación o productos químicos, pero eventualmente acabaremos sin nada. Obtener ARN antiguo es actualmente mucho más difícil comparado con el ADN antiguo. Con nuestro trabajo, hemos comprobado que aunque efectivamente es complejo obtener ARN antiguo en muestras que no han sido especialmente cuidadas, es posible si aplicas los métodos adecuados. En los años 80 y 90 secuenciar ADN, incluso ADN de organismos vivos modernos, era tremendamente complicado y costoso, y se tardó muchos años en refinar las técnicas necesarias para ello. A día de hoy, secuenciar ADN, incluso ADN antiguo, es algo mucho más fácil y rápido. Nuestro objetivo es aplicar esa misma evolución al estudio del ARN antiguo, y que en unos años, tal y como lo es hoy el estudio del ADN antiguo, analizar ARN antiguo no sea algo considerado excepcional. De este modo, podremos acceder a una enorme cantidad de información biológica que quizás esté presente en muchas muestras de tejidos y animales en museos y colecciones diversas, pero que no ha sido explorada hasta ahora, simplemente porque se consideraba que era imposible o muy laborioso y poco eficiente como para invertir recursos en ello.
-¿Qué aplicaciones tiene esta investigación? ¿Tiene sentido pensar que se podrán 'resucitar' animales extinguidos?
-Acceder a esta capa de información contenida en el ARN antiguo (también podemos llamarlo transcriptoma antiguo o conjunto de moléculas de ARN antiguo que hemos sido capaces de secuenciar) nos ha permitido obtener por primera vez un vistazo directo a los procesos metabólicos y de regulación de la expresión génica que estaban sucediendo en los tejidos del tigre de Tasmania estudiado justo antes de que muriera. Hemos podido constatar que su biología se asemeja a la de marsupiales cercanos evolutivamente vivos en la actualidad, y hemos podido anotar y/o corregir la anotación de multitud de genes que anteriormente eran desconocidos o conocidos sólo parcialmente. Hemos podido usar la evidencia contenida en el ARN para refinar la anotación del genoma (ADN) del tigre de Tasmania, y eso sólo estudiando dos tejidos: músculo esquelético y piel. Imaginemos toda la información oculta en otros tejidos del tigre de Tasmania a los que no tuvimos acceso en nuestro estudio, o en otros tejidos y otros organismos de los cuales existen cientos o miles de especímenes en museos, simplemente esperando a ser analizada. Resucitar al tigre de Tasmania, o dicho de otro modo, su desextinción, no fue ni es el foco de nuestra investigación. Sin embargo, reconocemos que estas iniciativas tienen cierto interés en el sentido de poder recrear animales extintos que alguna vez estuvieron vivos, para eventualmente reintroducirlos en sus hábitats, si es que aún se conservan hoy en día. Por nuestra parte preferimos permanecer razonablemente escépticos en que tales desarrollos podrán de alguna manera resucitar especies extintas tal cual eran en el pasado, así como que dicho objetivo esté cercano en el tiempo. No obstante, todos los desarrollos científicos necesarios para ello seguramente beneficiarán a la ciencia y a la sociedad en general, desde nuevos desarrollos en la tecnología de edición genética hasta la fertilización in vitro o las herramientas computacionales necesarias para analizar los datos generados. Dado que estas iniciativas todavía se centran en re-secuenciar el ADN de especies extintas, queremos llamar la atención sobre el hecho de que, aunque el ADN proporcionará enormes cantidades de información aún pendiente de descubrir, estos datos siempre estarán incompletos. Si se centran únicamente en el ADN, estarán obviando los restos directos del funcionamiento celular y los elementos reguladores que aún están por encontrar y describir en el transcriptoma, usando ARN antiguo. Para poder recrear con éxito rasgos complejos que diferencian a un tigre de Tasmania u otras especies extintas de sus homólogos vivos más cercanos evolutivamente relacionados, los investigadores que trabajan en la «desextinción» de los mismos también deberían centrarse en la parte de la historia que provee el ARN, y no limitarse sólo a secuenciación del ADN, como se ha hecho hasta ahora.
-¿Se plantean repetir este trabajo con alguna otra especie?
-Nuestra futura dirección de investigación se centra en otras especies extintas más antiguas y reconocidas, como el mamut lanudo. Será más difícil y posiblemente no factible, pero el árbol todavía tiene muchas manzanas más alto en la copa, aunque igualmente alcanzables. Además, el estudio de los ARN antiguos abre puertas novedosas y quizás inesperadas, como el análisis de virus de ARN antiguos. Los genomas de estos virus sólo existen en forma de ARN. No existen directamente en forma de ADN. Quizás podamos detectarlos indirectamente a través de los rastros que dejan en células y organismos infectados, pero para detectarlos directamente necesitaremos secuenciar antiguas moléculas de ARN a partir de restos de víctimas de dichos virus. Algunas de las pandemias pasadas y recientes más sonadas están en realidad impulsadas por virus ARN, como el coronavirus (SARS-CoV-2 en 2020), el VIH en los años 80 y 90, epidemias de gripe y pandemias como la gripe española de 1918 o la gripe porcina en 2009-2010, y otras preocupantes epidemias emergentes con potencial pandémico como el dengue, el nipah, el zika o el chikungunya, todas ellas provocadas por virus ARN. Al secuenciar moléculas de ARN antiguas de dichos patógenos podríamos descifrar la causa de algunas pandemias pasadas de las que tenemos registros, pero no sabemos qué las causó, y podríamos rastrear la historia evolutiva de los virus de ARN actuales con potencial pandémico, ayudándonos a combatir más eficazmente las pandemias presentes y futuras.