Buceando en el hielo hacia el origen de la vida en la Tierra

El ser humano conoce los fósiles desde que tenemos registro histórico de nuestras andanzas por esta roca mojada, aunque al principio se confundieran con cosas tan exóticas como huesos de dragones o restos del diluvio universal. Y el hecho de que incluso se intentara explotarles un presunto poder afrodisíaco demuestra la indómita tendencia del ser humano a pensar en el sexo incluso cuando no viene a cuento para nada.

De no ser por los fósiles, solo podríamos imaginar cómo fue la vida terrícola que nunca conocimos. Haciendo un pequeño y rápido experimento mental en el que los fósiles no existen, los estudios genéticos (filogenéticos) nos desvelarían las relaciones de parentesco entre las especies existentes hoy y con ello podríamos estimar los momentos históricos de divergencia entre las distintas ramas evolutivas, aunque no tendríamos patrones de calibración biológicos fiables. Y puede que esto nos ayudara a averiguar qué formas de ciertos genes y qué rasgos fenotípicos son más ancestrales que otros. Y quizá incluso podríamos reconstruir virtualmente fragmentos de secuencias genéticas representativas de antiguas especies extinguidas.

Reconstrucción de una ‘Titanoboa’ devorando un cocodrilo en el Museo de Historia Natural Smithsonian de Washington. Imagen de Ryan Quick / Wikipedia.

Pongamos un ejemplo: gracias a las secuencias de ADN y a los rasgos fenotípicos podríamos calcular las distancias genéticas entre dos tipos de lagartos, y entre estos y, respectivamente, las serpientes y las culebrillas ciegas (anfisbenios). Sabríamos entonces que estas últimas están evolutivamente más próximas a los lagartos que las serpientes. Podríamos llegar a la conclusión de que estos tres grupos tuvieron un último ancestro común con patas, dado que las culebrillas ciegas del género Bipes aún conservan las delanteras, mientras que las serpientes las han perdido. La anatomía y la embriología nos ayudarían, ya que los embriones de las serpientes llegan a desarrollar unas yemas de patas traseras que luego se reabsorben; excepto en especies primitivas, como boas y pitones, que conservan vestigios de la pelvis y el fémur.

Pero es evidente que sin los fósiles jamás habríamos sabido de la existencia de Titanoboa, una bestia de casi 15 metros y más de una tonelada de peso que vivió hace 60 millones de años y que, según sus descubridores, apenas habría pasado por una puerta doméstica estándar, y podría haber engullido un bisonte si por entonces hubieran existido.

Esta semana se ha publicado un precioso estudio que ilustra hasta dónde pueden llegar las técnicas actuales de análisis evolutivo. Investigadores de la Universidad de Yale y del Museo Nacional de Historia Natural Smithsonian (EE. UU.) han reunido datos genéticos, fenotípicos y ecológicos de 73 especies de serpientes con el fin de hacer un retrato robot del antepasado común más reciente de este grupo de reptiles.

Una vez aplicada una batería de herramientas, los científicos han concluido todo esto: que el abuelo de todas las serpientes actuales vivió en la edad Albiense del Cretácico temprano, hace 108,5 millones de años, en el supercontinente de Gondwana, que comprendía las actuales Suramérica, África, Madagascar, Australia, India y Antártida; que era terrestre, de hábitos nocturnos y vivía en bosques con agua y abundante vegetación; que cazaba al acecho con sus finos dientes en forma de anzuelo; que consumía animales de cuerpo blando, tanto vertebrados como invertebrados y de tamaño no muy grande, ya que no poseía la capacidad constrictora de algunas especies actuales para atrapar grandes presas; y que aún conservaba unas diminutas patas traseras con tobillos y dedos.

Reconstrucción artística del posible antepasado común de todas las serpientes actuales, en el Cretácico. Imagen de Julius Csotonyi.

Con todos estos resultados, publicados en la revista BMC Evolutionary Biology, los investigadores han podido incluso elaborar una reconstrucción artística de cómo sería aquel padre fundador del linaje de las serpientes. Pero hay que tener en cuenta un importante dato: 15 de las 73 serpientes incluidas en el análisis ya no existen. Obviamente no se dispone de sus secuencias genéticas, pero a cambio, sus fósiles han aportado valiosos datos fenotípicos y ecológicos. Sin los fósiles, el estudio habría sido mucho menos concluyente.

Con todo lo anterior, queda clara la enorme relevancia de los fósiles en nuestro conocimiento de la historia de la vida en la Tierra. Y también se entiende dónde está y por qué existe un gran agujero en ese conocimiento: mucho tiempo atrás, hubo una época en la cual la única vida sobre este planeta aún era unicelular y microscópica. Y la importancia de ese período es inmensa, porque en su comienzo tenemos el origen de todo lo demás; la primera célula.

El problema es que los microbios generalmente no dejan fósiles. Hay algunas excepciones, como los microorganismos con esqueletos duros; y el rastro de la antigua presencia de microbios puede detectarse en las rocas a través de ciertas estructuras, como los estromatolitos y las MISS (siglas en inglés de Estructuras Sedimentarias Inducidas por Microbios). Pero uno no puede estudiar estas rocas y averiguar cómo estaban hechos aquellos seres, como se hace con el fósil de un dinosaurio. Así pues, en lo que respecta a la evolución de los microbios, los investigadores están atrapados en ese desesperanzador mundo sin fósiles.

Una muestra de hielo profundo de la Antártida. Imagen de Eli Duke / Wikipedia.

Pero tal vez exista otra vía. Un estudio aún sin publicar ha analizado muestras de hielo antiguo de la Antártida y Groenlandia en busca de testigos microbianos del pasado. El hielo, como todo el mundo sabe, conserva. Y el hielo antiguo conserva lo antiguo, por lo que en catas a grandes profundidades quizá podrían encontrarse restos de microorganismos hoy extinguidos. El problema con el hielo es que sus cristales destruyen las estructuras celulares como diminutas picadoras de carne. Pero según los autores del trabajo, entre los cristales quedan venas líquidas en las que podrían conservarse microbios intactos. Y con ellos, su ADN, una ventaja frente a los fósiles.

Los investigadores, dirigidos por el físico de la Universidad de California en Berkeley (EE. UU.) Buford Price (sobre el que comentaré algo más abajo), han descubierto que sus muestras contienen clorofila, y que parte de ella está encerrada en partículas inferiores a una micra, un tamaño que está en el rango de las bacterias. Ambos indicios apuntaban a la presencia de bacterias fotosintéticas como las cianobacterias, microorganismos que han existido en la Tierra desde hace tal vez más de 3.500 millones de años.

Cianobacterias actuales del género ‘Synechococcus’. Imagen de Masur / Wikipedia.

Al introducir las muestras del hielo derretido en la máquina de secuenciación, los científicos han detectado cadenas de ADN similares a las de cianobacterias de los géneros Synechococcus y Prochlorococcus, pero diferentes de las conocidas hoy. Los autores concluyen que el hielo puede aportar un registro molecular fósil de la vida microbiana del pasado. «Nuestro estudio es una primera prueba de concepto del uso de catas de hielo como registros de la evolución microbiana, y sugerimos que futuros estudios genéticos con mayor resolución vertical en las catas podría arrojar luz sobre el ritmo y el carácter de la evolución de estas células ecológicamente importantes», escriben los científicos en su estudio, disponible en la web de prepublicaciones bioRxiv.

Es obvio que el hielo nunca permitirá regresar tan atrás en la historia de la Tierra como la roca. Pero los científicos estiman que el hielo más antiguo existente hoy, perteneciente a un glaciar enterrado en la Antártida, podría superar los ocho millones de años de edad. Desde luego, ni de lejos se aproxima al origen de la vida, pero nos proporcionaría una crónica de la evolución de los microbios que hoy no podemos ni imaginar.

Por cierto, más arriba he dejado pendiente un comentario a propósito del director del estudio, Buford Price. Nunca había oído hablar de este investigador, y es la segunda ocasión en que me topo con su nombre en el espacio de unos pocos días. La vez anterior no se refería a motivos puramente científicos: Price fue, tiempo atrás, una víctima de los (siempre presuntamente) turbios manejos de Luis Walter Alvarez, autor de la teoría de la extinción de los dinosaurios por el impacto de un asteroide. Así que me ha alegrado descubrir que Price sigue en activo y que Alvarez no logró acabar con él, como aparentemente presumía de haber hecho. La historia completa, aquí.

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