Resucitan proteínas de 15 millones de años
Es una nueva forma de viajar al pasado para aclarar
capítulos presentes. En este periplo se obtiene mucha información y, sobre
todo, se constatan datos clave para avanzar de la mano de las evidencias. ¿De
qué estamos hablando? De los fósiles, en concreto de las proteínas que un
equipo internacional, en el que participa el profesor de Paleontología de la
Universidad de León Ismael Coronado Vila, ha encontrado en peces con más de 15
millones de años en la Sierra de Santa Cruz de Polonia.
Este hallazgo se engloba dentro de dos proyectos
financiados por el Centro Nacional de Ciencias de Polonia, en los que colabora.
Uno de ellos tiene como objetivo entender cómo fosilizan los restos
biominerales, es decir, esos esqueletos que, como el esqueleto de un coral o
los dientes, están formados por minerales que han cristalizado gracias a los
seres vivos. «Lo normal es que los esqueletos biominerales se transformen a
otros minerales más estables con el paso de millones de años debido a la
presión, la temperatura y la acción de aguas subterráneas. Con esa
transformación los esqueletos pierden toda la información que pudieran contener
en su interior», explica.
En este punto, Coronado Vila pone como ejemplo que
los esqueletos de corales o los otolitos de peces, ambos formados por el
mineral aragonito, están compuestos por millones de pequeños cristalitos que
durante su crecimiento incorporaron elementos químicos e isótopos que guardan
información ambiental y climática de los mares en los que habitaron. Pero,
añade el profesor leonés, si estos minerales se transforman la información que
contienen se pierde, ya que la química no es la misma y, por tanto, no se puede
reconstruir el pasado. En otras palabras, con el primer trabajo buscan
modelizar los procesos de fosilización experimentalmente. «Hacemos fósiles en
el laboratorio tomando, por ejemplo, otolitos actuales y luego los comparamos
con los fósiles encontrados, comprendiendo así qué les ha pasado y cómo se han,
o no, transformado», apunta.
Y es que, según detalla, durante la fosilización los
compuestos orgánicos que ayudan a la formación de los biominerales se degradan
y transforman, o directamente desaparecen. De hecho, asegura que estas
moléculas orgánicas, como las proteínas, los lípidos o los carbohidratos rara
vez se encuentran en fósiles. En este punto, informa de que se han hallado
proteínas preservadas en cáscaras de huevo fósiles de hace 3,8 millones de años
y en esqueletos de coral fósiles de hace unos 138.000 años, pero la Tierra
tiene 4.600 millones de años. Por lo tanto, se hallan proteínas en fósiles no
muy antiguos.
Es por ello por lo que, para obtenerlos, lo primero
que se debe llevar a cabo es encontrar esqueletos bien conservados, que no se
hayan transformado mucho durante la fosilización. Para lograrlo, añade Coronado
Vila, utilizan tecnologías muy precisas como microscopios electrónicos, que son
capaces de medir la orientación de los cristales, o el microscopio de fuerzas
atómicas o el electrónico de transmisión, que permiten observar los cristales a
grandes aumentos. Por ejemplo, a una mil millonésima parte de un metro, y por tanto
ver si en el interior de los cristales puede o no haber moléculas orgánicas
encerradas. «Estas pequeñas características, observadas a pequeña escala, nos
dan indicios del estado de conservación de los fósiles. De hecho, esa es mi
labor, establecer si los fósiles están bien preservados, y es una de las tareas
que hacemos en el Laboratorio de Paleontología de la Universidad de León»,
expone.
Si hay material orgánico conservado en los fósiles
el siguiente paso es ver qué es, y si se puede obtener información. Aquí es
donde entra en juego el segundo proyecto, centrado en la paleoproteómica, que
es el estudio de las proteínas antiguas. Un campo interdisciplinar emergente
que se nutre tanto de la química, como de la biología molecular, así como de la
paleontología y la arqueología. «Esta línea de investigación analiza las partes
más pequeñas que componen las proteínas, los aminoácidos, y comprueba si aún
mantienen su unión formando estructuras complejas, y cuál es su secuencia. Pero
primeramente debemos destruir el fósil y extraer las proteínas de los cristales
mediante su disolución. Si las proteínas están completas se comparan con bases
de datos, que se van ampliando diariamente mediante la investigación de
organismos actuales, y se comprueba sí coinciden con las proteínas actuales».
Estas dos líneas de investigación desencadenan en el
hallazgo que se ha publicado en la revista científica Scientific Reports. «A
pesar de tener unos 15 millones de años aun conservaban el aragonito, un
mineral muy común en esqueletos, como en las conchas de moluscos o de algunas
algas, pero se transforma relativamente rápido cuando los esqueletos se
entierran. Es por ello por lo que encontrar esqueletos con aragonito es
extremadamente difícil, por lo que su presencia era un buen indicio para
comenzar con la paleoproteómica», indica el leonés para, a continuación, añadir
que el estudio de estos otolitos a pequeña escala reveló que aún había material
orgánico en su interior, y su extracción permitió identificar 11 proteínas
completas y ya conocidas en peces actuales de la misma familia.
Tener presente esta información, tal y como señala,
ofrece la posibilidad de determinar cambios evolutivos en un linaje concreto,
por ejemplo, en este caso los otolitos de peces; extrapolar la función las
proteínas fósiles en la biomineralización, comparando con proteínas
posiblemente homólogas aisladas en peces modernos más estrechamente
relacionados, y entender el papel de las proteínas en la fosilización. Esto,
tal y como apunta Coronado Vila, les ha ayudado a constatar que las proteínas,
esas pequeñas herramientas que los cuerpos utilizan para muchas funciones, se
mantienen y se heredan durante millones de años, guardando así las funciones
para las que están diseñadas.
«Los otolitos se encuentran con frecuencia en el
registro fósil, incluso en el Mesozoico, pero son especialmente comunes en los
estratos del Cenozoico, y se emplean para interpretar la paleobiodiversidad de
los peces debido a su morfología única. Cada especie de pez tiene una morfología
muy concreta de otolito y, por tanto, una capacidad única para interpretar el
sentido del equilibrio. Este primer estudio coloca los cimientos para construir
una base de datos paleoproteica de los peces fósiles que nos ayude a completar
el mapa evolutivo de este grupo».
Respecto a las ventajas, considera que la principal
es que establecen una metodología previa para el estudio del grado de
fosilización de los otolitos, que es extrapolable a otros esqueletos fósiles.
Además, agrega, ahondan mucho en las características minerales de estos
fósiles, que son la respuesta al modo de cristalización que tienen. «Cada
organismo cristaliza biominerales de una forma determinada, encontrar que los
peces fósiles biomineralizan de la misma manera que los peces actuales, nos
ayuda a entender que estos procesos se conservan en el tiempo».
Este estudio, a su parecer, aporta unas claves en la
comprensión de los procesos de fosilización. Por ejemplo, en qué materiales se
pueden encontrar esqueletos bien conservados a muy pequeña escala, que ayuden a
obtener más información de este tipo. También este trabajo revela cómo se
degradan las proteínas con el paso del tiempo, ya que parte del material
orgánico había sido en parte degradado y sólo unas pocas proteínas,
aproximadamente el 10%, se habían conservado, por lo que hay ciertas
estructuras que se pueden mantener favorablemente durante la fosilización.
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