04 octubre, 2010

Nuevas perspectivas en la arqueología molecular

Analizar las herramientas dejadas por los antiguas civilizaciones humanas, sus pictogramas, santuarios y otras obras arquitectónicas, nos da una clara idea de como se manejaban sus sociedades y como han ido evolucionando a lo largo del tiempo. De la misma forma, analizar los restos fósiles de los homínidos primitivos nos permite saber como hemos cambiado, como éramos hace 100 mil años, 50 mil años o si fuimos o no parientes cercanos de los Neandertales; pero, muchas veces, los estudios morfológicos no son suficientes para llegar a conclusiones claras.

La solución sería hacer un estudio molecular a los fósiles. Pero, ¿como hacer un estudio genético a un material biológico de miles de años?. Lo único que se podría mantener tanto tiempo son los huesos, pero, el proceso de fosilización cambia sustancialmente la composición química de las biomoléculas, en otras palabras, las degrada. Sin embargo, la momificación ha permitido una gran preservación de los restos biológicos así como las bajas temperaturas. Gracias a estos dos factores se han podido extraer cantidades sustanciales de ADN de estos restos fósiles.

Este ADN ancestral ha permitido obtener el borrador del genoma del Neandertal, también el genoma completo de un esquimal de 4000 años de antigüedad, así como el genoma del Mamut. Pero, gracias al avance de las nuevas técnicas de secuenciamiento, así como las de purificación e identificación de moléculas biológicas, han permitido analizar otro tipo de material biológico ancestral como restos estomacales y trabajos textiles, y nos dan una idea de su alimentación, las plantas que cultivaban y los animales que criaban.

ancient_seed

Ahora, se ha podido hacer estudios transcriptómicos usando ARN obtenido de semillas ancestrales. Las semillas son unas estructuras sumamente resistentes, que protegen el material genético de la desecación, la radiación, el frío o calor intenso y pueden permanecer viables por muchos años. El Dr. Thomas Gilbert ha podido secuenciar muchos fragmentos de ARN ancestral obtenido a partir de semillas de maíces norteamericanos de más de 700 años. Estos estudios nos dan una idea muy clara de como han evolucionado las especies cultivadas y su adaptación a los ambientes en los cuales viven. También nos pueden dar valiosa información sobre su proceso de domesticación y como ha cambiado su valor nutritivo a lo largo de los años.

Otra ventaja de las semillas es que, los genes que expresan en este estadío, son los esenciales para el desarrollo de la planta y se mantienen constantes entre una planta y otra, a diferencia de los genes que se expresan en las hojas, tallos o raíces que difieren mucho entre un individuo y otro, dependiendo de las condiciones de estrés a las que han estado sometidas. Esta uniformidad permite hacer un mejor seguimiento al proceso de domesticación y adaptación de los cultivares en largos periodos de tiempo.

Pero, no sólo podemos obtener información valiosa del ADN o el ARN. El colágeno (el principal componente de los huesos y la piel) puede resistir miles de años más que los ácidos nucleicos. Pero, de que manera se podría analizar el colágeno?… La secuencia aminoacídica de las proteínas del colágeno difieren entre una especie y otra, así que usando tripsinas (enzimas que cortan determinados enlaces peptídicos específicos) y luego, someter estos fragmentos a un espectrómetro de masas para determinar sus pesos moleculares, podemos observar las diferencias entre el colágeno de un animal y otro, en base a sus perfiles espectroscópicos (huella digital molecular). Esta brillante idea permitió el desarrollo de la ZooMS (Zooarquelogía mediante espectroscopía de masas).

ZooMS

La ZooMS permitirá la identificación de cualquier género ancestral a partir de una pequeña muestra de hueso, es como el “barcoding” de los animales ancestrales. La ZooMS permitirá el estudio de huesos de animales encontrados en antiguos asentamientos humanos, lo cual sería importante para entender el proceso de domesticación de muchas especies. Además, otra importante aplicación sería descubrir nuevas especies ya extintas y completar ciertos vacíos en el árbol de la vida.

Recordando: el barcoding de ADN es una técnica de identificación de especies a partir de una secuencia de ADN mitocondrial de unas 650pb.

Otra de las bondades de estas novedosas técnicas moleculares es el estudio de la farmacopea ancestral. Tal como ahora, las antiguas civilizaciones humanas usaban las plantas para curar sus males, este conocimiento tradicional que se ha transmitido de generación en generación. El botánico Alain Touwaide ha podido estudiar pastillas primitivas del siglo I, las cuales están hechas a base de arcillas impermeables. Touwaide encontró restos de ADN plastídico en las pastillas proporcionadas por un museo Italiano y pudo identificar el material genético de al menos 10 plantas diferentes como zanahorias, apios e hibiscos, todas estas con usos terapéuticos en la actualidad. Descubrir que plantas eran usadas por las antiguas civilizaciones humanas sería de gran ayuda para el descubrimiento de nuevos agentes terapéuticos.

Sin dudas, todas estas técnicas novedosas en el campo de la arqueología molecular nos ayudan a conocer un poco más acerca de nuestra historia y nuestra evolución. También nos permite saber como fue el proceso de domesticación de ciertas especies de animales y plantas, cuales fueron los cambios que sufrieron durante este proceso. Nos permitirá saber que animales existieron en determinadas regiones y porqué algunos de ellos se extinguieron. Finalmente, sabremos como hacían las antiguas civilizaciones para curar sus males, sobre todo los más comunes como las diarreas, fiebres, dolores de parto, etc.

Vía Science.

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