Hace unos 19.000 años, una mujer murió en el norte de España. Su cuerpo fue enterrado deliberadamente con pedazos del pigmento natural ocre y colocado detrás de un bloque de piedra caliza en una cueva conocida como El Mirón. Cuando sus huesos teñidos de ocre fueron desenterrados en 2010, los arqueólogos la llamaron la Dama Roja. El tratamiento cuidadoso de su cuerpo proporcionó a los científicos información sobre cómo la gente de la época enterraba a sus muertos.
Ahora, gracias a la mala higiene oral de ese período, sus dientes están ayudando a iluminar un mundo desaparecido de bacterias y sus creaciones químicas. A partir del cálculo dental, la placa dura como una roca que se acumula en los dientes, los investigadores han recuperado y reconstruido con éxito el material genético de las bacterias que viven en la boca de la Dama Roja y de decenas de otros individuos antiguos.
Las reconstrucciones genéticas, reportadas hoy en Cienciafueron lo suficientemente precisos para replicar las enzimas que producen las bacterias para ayudar a digerir los nutrientes. “El solo hecho de que hayan podido reconstruir el genoma a partir de un rompecabezas con millones de piezas es un gran logro”, dice Gary Toranzos, microbiólogo ambiental de la Universidad de Puerto Rico que no participó en el trabajo. «Es ‘toma mi cerveza y mírame hacerlo’, y vaya si lo hicieron».
Los cambios en la dieta y la introducción de antibióticos han alterado drásticamente el microbioma humano moderno, dice Nicola Segata, bióloga computacional de la Universidad de Trento, quien tampoco participó. La secuenciación de microbios antiguos y la recreación de sus creaciones químicas «nos ayudarán a identificar qué funciones podría haber tenido nuestro microbioma en el pasado que podríamos haber perdido», dice. La resurrección de estos genes «perdidos» puede algún día ayudar a los científicos a idear nuevos tratamientos para las enfermedades, agrega Mikkel Winther Pedersen, paleoecólogo molecular de la Universidad de Copenhague.
En las últimas décadas, la secuenciación del ADN antiguo ha revelado las características físicas y fisiológicas de organismos muertos hace mucho tiempo, pero los investigadores también han utilizado la misma técnica para examinar los genes que pertenecen a las abundantes comunidades bacterianas, o microbiomas, que alguna vez poblaron la boca y los intestinos. de personas muertas hace mucho tiempo.
Ese trabajo les ha proporcionado información sobre qué especies microbianas podrían haber coexistido con los humanos antes de la llegada de los antibióticos y los alimentos procesados. Pero tal comprensión se ha visto limitada por el hecho de que los investigadores solo podían usar microbios modernos como referencia. “Estábamos limitados a las bacterias que conocemos hoy en día”, dice la genetista de la Universidad de Harvard, Christina Warinner, coautora del nuevo estudio. “Estábamos ignorando grandes cantidades de ADN de organismos desconocidos o posiblemente extintos”.
Romper esa barrera presentó un desafío monumental. Reconstruir un microbioma oral, una sopa de cientos de especies bacterianas diferentes y millones de bacterias individuales, a partir de ADN antiguo degradado es «como unir las piezas de muchos rompecabezas e intentar resolverlos con las piezas mezcladas y faltando algunas por completo». Dice Segata.
De hecho, el equipo de Warinner tardó casi 3 años en adaptar las herramientas de secuenciación de ADN y los programas informáticos para trabajar con fragmentos de ADN mucho más cortos que se encuentran en muestras antiguas. Por fin, basándose en el cálculo dental de 46 esqueletos antiguos, incluida una docena de neandertales y humanos modernos que murieron hace entre 30.000 y 150 años, Warinner y sus colegas identificaron ADN de docenas de bacterias orales extintas o previamente desconocidas.
A continuación, el equipo equipó modernas Pseudomonas protegidas bacterias con un par de genes antiguos para producir proteínas que producen miligramos de una molécula llamada furano. Se cree que las bacterias modernas usan furanos para la señalización celular. Los nuevos hallazgos sugieren que las bacterias antiguas también lo hicieron, algo que habría sido imposible de predecir simplemente secuenciando sus genomas. «Es una prueba de laboratorio húmedo de lo que los genes antiguos eran capaces de hacer», dice Pierre Stallforth, del Instituto Leibniz para la Investigación de Productos Naturales y Biología de Infecciones. «Puedes predecir proteínas basadas en el ADN, pero no necesariamente las moléculas que esas proteínas van a producir».
A primera vista, el microbio que reconstruyeron parecía fuera de lugar en un microbioma oral. Identificada como un tipo de bacteria llamada clorobio, sus parientes modernos usan la fotosíntesis para sobrevivir con pequeñas cantidades de luz y vivir en condiciones anaeróbicas, como agua estancada. No se encuentran en las bocas modernas y parecen haber desaparecido de los humanos antiguos hace unos 10.000 años.
Este clorobio podría haber entrado en la boca de los pueblos antiguos porque bebían agua en las cuevas o cerca de ellas. O, dice Warinner, podría haber sido alguna vez una parte normal del antiguo microbioma oral de algunas personas, sobreviviendo con una luz tenue que penetraba en la mejilla.
Los colegas dicen que el cálculo dental era un lugar ideal para comenzar a buscar estos microbios antiguos. Sin una limpieza regular, los dientes atrapan los restos de comida y otra materia orgánica en una red mineral, encerrándolos esencialmente en piedra. Eso ayuda a preservar el ADN en el interior y lo protege de la contaminación a medida que el cuerpo se descompone. “El cálculo oral es el ejemplo perfecto del mejor lugar donde puede encontrar una muestra no contaminada”, dice Toranzos. “No hay absolutamente ninguna forma de que nada del exterior entre”.
Aunque los investigadores lograron estimular a las bacterias modernas para que expresaran los genes de sus primos extintos o no descubiertos anteriormente, está muy lejos de ser Parque jurásico, dice Warinner. “No hemos traído [the microbes] volvió a la vida, pero identificó genes clave para fabricar compuestos químicos que nos interesan”, dice Warinner.
La recuperación de genes microbianos antiguos tiene el potencial de iluminar la relación de nuestra especie con las bacterias a lo largo de la evolución humana. Los humanos coevolucionaron con sus socios microbianos y parásitos durante cientos de miles de años. Los compuestos producidos por microbios antiguos podrían haber jugado un papel importante en la digestión y las respuestas inmunitarias. «Las bacterias no son tan carismáticas como los mamuts o los rinocerontes lanudos», dice, «pero son los químicos de la naturaleza y son la clave para comprender el pasado».
