Logran 'revivir' metabolitos bacterianos de individuos del Paleolítico
Un estudio de arqueólogos, bioinformáticos, biólogos
y químicos ha revelado los secretos moleculares de los microorganismos del
Paleolítico. El trabajo, que se publica en Science, ha logrado reconstruir los
genomas de bacterias desconocidas hasta ahora, a partir del sarro dental de
humanos y neandertales.
En la actualidad, el estudio de los productos
naturales microbianos se limita en gran medida a las bacterias vivas, pero dado
que estos microorganismos han habitado la tierra durante más de tres mil
millones de años, existe una enorme diversidad de productos biológicos del pasado
con potencial terapéutico –el desarrollo de nuevos medicamentos, por ejemplo–,
que siguen siendo desconocidos, dicen los autores.
El equipo científico internacional, liderado desde
el Instituto Leibniz de Investigación de Productos Naturales e Infecciones–Hans
Knöll Institute y el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva (ambos de
Alemania), ha utilizado los patrones genéticos de microorganismos procedentes
de la placa dental fosilizada para construir una plataforma biotecnológica que
permite ‘revivir’ los productos naturales de las antiguas bacterias.
"La idea fundamental de este trabajo es
traducir la información genética antigua en un compuesto químico. En términos
más generales, nos interesa recuperar información genética de bacterias
antiguas para recrear sus funciones arcaicas", explica a SINC Pierre
Stallforth, director de Paleobiotecnología en Leibniz-HKI y uno de los líderes
de la investigación.
Pero aclara: "No basamos nuestro estudio únicamente
en análisis bioinformáticos, sino que introducimos ADN antiguo en bacterias
modernas para ver si pueden producir algo que habrían hecho sus homólogas
antiguas. Este enfoque pionero añade una nueva dimensión temporal a la búsqueda
de nuevas estructuras químicas".
La placa dental conserva el ADN durante milenios, lo
que proporciona información sin precedentes sobre la biodiversidad y las
capacidades funcionales de los antiguos microbios. / Werner Siemens Foundation,
Felix Wey
Los autores se centraron en la reconstrucción de
genomas bacterianos encerrados en la placa dental de 12 neandertales (de hace
unos 102.000–40.000 años), 34 humanos de lugares arqueológicos (de entre 30.000
y 150 años atrás) y 18 humanos actuales. El sarro es la única parte del cuerpo
que se fosiliza durante la vida, convirtiendo la placa dental viva en un
'cementerio' de bacterias mineralizadas, explican.
El equipo reconstruyó numerosas especies de
bacterias orales, así como otras más exóticas cuyos genomas no habían sido
descritos antes. Entre ellos, descubrieron una especie bacteriana del
Pleistoceno dentro del género Chlorobium, cuyo ADN altamente dañado mostraba
las características de una edad 'avanzada', y que se encontró en el cálculo
dental de siete humanos paleolíticos y neandertales.
Además, los investigadores encontraron que los siete
genomas de Chlorobium contenían un grupo de genes biosintéticos de función
desconocida. "El cálculo dental de la ‘Dama Roja’ de El Mirón (Cantabria),
de 19.000 años de antigüedad, arrojó un genoma de Chlorobium particularmente
bien conservado", destaca Anan Ibrahim, investigadora Leibniz-HKI y coautora
del trabajo.
"Después de haber encontrado estos enigmáticos
genes antiguos, queríamos llevarlos al laboratorio para descubrir qué
hacían", subraya.
Para ello, utilizaron herramientas de biotecnología
molecular sintética que permitieran que las bacterias vivas produjeran las
sustancias químicas codificadas por los genes antiguos.
Como resultado, los investigadores descubrieron,
además, que estos antiguos grupos de genes biosintéticos producían metabolitos
de los que no se había informado anteriormente. En concreto, productos del
ácido 5-alquilfurano-3-carboxílico, a los que han denominado 'paleofuranos'.
Stallforth recalca a SINC que "es la primera
vez que se ha logrado recrear con éxito un producto natural –es decir, un
compuesto químico de bajo peso molecular– a partir de ADN bacteriano de hace
100.000 años. Esto nos permite investigar las funciones de estos compuestos en
las antiguas comunidades microbianas para comprender mejor cómo interactuaban
las bacterias entre sí o con sus huéspedes".
Además, agrega, "nuestro método podría ayudar a
encontrar nuevos compuestos biológicamente activos que podrían tener
actividades antibióticas".
El estudio publicado en 'Science' ha contado con la
participación del arqueólogo español Manuel Ramon González Morales, del
Instituto Internacional de Investigaciones Prehistóricas de Cantabria. Esta
colaboración se debe "a la importancia que tiene en el contexto del
artículo la información obtenida del sarro dental de la ‘Dama Roja’, con un
microbioma oral muy bien conservado, como reconoce la propia investigación",
comenta a SINC.
González Morales codirige las excavaciones de la
cueva El Mirón, en Cantabria, donde fueron hallados estos restos, desde 1996,
junto a Lawrence Straus, de la Universidad de Nuevo México (EE UU).
"En este trabajo hemos colaborado directamente
con los investigadores para proporcionarles muestras de sedimento, adicionales
a las del sarro, y así descartar posibles contaminaciones", apunta el
investigador.
El arqueólogo explica que "la coloración roja
que presentan los huesos y el sedimento en el que reposan, sugieren la
utilización del ocre como parte de un complejo ritual de inhumación. De ahí, el
nombre de 'Dama Roja' que dimos a los restos de esta mujer del Paleolítico
superior", afirma.
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