Paleogenómica: la vida y sus amenazas en el pasado

¿Te imaginas poder reconstruir episodios del pasado gracias a pequeñísimos fragmentos de vida? A través de un microscopio, se abre un túnel que llega siglos atrás, donde el material genético es la pista imprescindible.

La doctora Miriam Bravo López, nacida en la Ciudad de México, es investigadora postdoctoral del Laboratorio Internacional de Investigación sobre el Genoma Humano y del Centro de Ciencias Genómicas, ambos de la UNAM. Al crecer, no se visualizaba siendo científica, pero hoy se dedica a caminar por ese túnel para responder y plantear diversas preguntas.

Miriam se acercó a las ciencias en el Colegio de Bachilleres cuando estudió técnicas de laboratorio. En la UAM-X cursó la licenciatura de Química Farmacéutico Biológica, en donde la idea de especializar su conocimiento y continuar aprendiendo le llamó la atención. Durante el servicio social, aprendió a extraer ADN de muestras forenses. Se fue involucrando en proyectos de investigación hasta decidirse a hacer el posgrado en Ciencias Biológicas para explorar el área de la antropología molecular.

El camino no ha sido fácil. Entre cambios y aprendizajes, el esfuerzo ha sido grande. “Muchas veces se cree que este camino es totalmente lineal, cuando a menudo los replanteamientos, las pausas y los comienzos imprevistos son necesarios”, comparte.

Acercamiento a la paleogenómica

Hoy en día, la doctora se dedica a la paleogenómica, bajo la guía de la doctora María Ávila Arcos. Trabajar como Miriam se ve algo así: primero inicia una investigación en colaboración con arqueólogos y antropólogos, que conocen el contexto de los individuos. Se deciden las preguntas pertinentes y se elabora un proyecto para solicitar permiso al Consejo de Arqueología, que regula y aprueba el análisis de los restos arqueológicos de México.

Los análisis que hace la paleogenómica requieren de fraccionar las muestras, principalmente dientes. Debido a que se analizan muestras únicas, no se procesan en grandes cantidades, para minimizar la pérdida de nuestro patrimonio cultural. Además, a través de moldes y técnicas de reconstrucción 3D de impresión digital, se conserva un registro.

“Es importante tener claridad en las preguntas y los alcances de una investigación paleogenómica, ya que ha permitido reconstruir eventos evolutivos en conjunto con otras áreas. De esta manera respetamos y valoramos las muestras arqueológicas que forman parte de nuestro pasado”, señala Bravo.

Dientes, huesos y cálculo dental (la placa fosilizada) son muestras habituales. El ADN que se almacena en estos restos puede ser de bacterias, de alimentos que consumía el individuo y de patógenos que tuvo durante su vida. Además de humanos, Miriam ha participado en el análisis de otras especies, como los mamuts, caballos y camellos.

Las muestras se trasladan al laboratorio. Hay diferentes compartimentos destinados a cada etapa, con una entrada independiente del laboratorio dónde se analizan muestras actuales para evitar la contaminación cruzada. Se utiliza una vestimenta específica: un traje de cuerpo completo, cofia, cubrebocas y calzado especial, para proteger a la muestra del DNA de quién la analiza.

Normalmente, los materiales pasan por las manos de muchos investigadores, por lo que hay que descontaminarlos. Se limpia la parte externa de un diente, por ejemplo, con cloro y etanol, para descartar el ADN superficial. También se utiliza radiación UV.

De la fracción seleccionada, que en la mayoría de los casos es la raíz del diente o polvo de hueso, se libera el ADN almacenado en las muestras y se purifica. Se repara y se generan más copias, a través de un procedimiento de construcción de bibliotecas genómicas.

“Agregamos un “código de barras” al ADN de cada una de las muestras que nos va a permitir utilizar una técnica que se llama secuenciación de siguiente generación, así el equipo lo puede reconocer y después del análisis identificamos la secuencia de cada muestra en una computadora”, explica la científica.

Este paso marca una diferencia con el método de PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) enfocado a unos cuantos fragmentos de ADN. La nueva metodología permite leer millones de millones de secuencias de ADN de todo el material genético que conforma la muestra. Se involucran otras áreas de estudio como la bioinformática para procesar estos datos, ya que la computadora nos permite ordenar estas secuencias y leerlas como q si fuera un libro.

Al obtener la información genómica, se consiguen distintas fuentes de ADN, que se puede clasificar como antiguo y moderno (contaminante). El ADN antiguo proviene del propio individuo, de los microorganismos que se encontraban en éste. El ADN moderno corresponde al de las bacterias ambientales del entierro o de las personas que lo manipularon. La identificación del ADN antiguo se basa en un daño distintivo en las secuencias, que implica cambios de nucleótidos en sus extremos.

“Ahí es donde recae el poder de la paleogenómica. Nos permite tomar todas estas piezas de rompecabezas conformadas por las distintas fuentes de ADN y armarlas”. Es posible saber de dónde venía el individuo, qué tan diferente era respecto a otras poblaciones humanas.

Enfermedades del pasado

También es posible analizar ADN que no es del individuo, como las bacterias y virus que probablemente ocasionaron una enfermedad infecciosa durante su vida. Miriam se dedica a eso en específico.

Diversos factores inciden en la identificación del ADN de los patógenos antiguos, como son: su baja proporción en comparación con el ADN humano, la conservación de la muestra, la etapa de la infección y edad de la muerte del individuo, Hay estudios en donde se ha logrado identificar el ADN de brotes epidémicos o en sitios con entierros múltiples, lo que indica una muerte simultánea.

En algunos escenarios, el propio individuo ya trae indicios de enfermedades, por ejemplo, lesiones en los huesos. También puede pasar que ni el contexto arqueológico ni el individuo presenten evidencia de enfermedades infecciosas o de brotes epidémicos. En cualquier caso, la información genómica debe cotejarse con historiadores, arqueólogos y antropólogos.

Asimismo, el momento de la muerte del individuo es determinante. Si murió a causa de una infección sistémica es más probable que se pueda recuperar el ADN del patógeno, pero si su sistema inmune logró contraatacar al patógeno es más difícil. Así como si se extendió por todo el cuerpo o si fue localizada en una sola parte del organismo.

Los genes asociados a procesos de virulencia o de infección, que se encuentran en los patógenos antiguos, se comparan con los patógenos que actualmente existen para descubrir qué tan diferentes son y cómo se han adaptado. “Ojalá que en un futuro esto nos ayude a proponer nuevos tratamientos o estrategias para combatir diferentes enfermedades infecciosas”, apunta Miriam.

La doctora Bravo ganó la Beca L'Oréal-UNESCO 2023 para desarrollar un proyecto de investigación sobre los agentes etiológicos del cocoliztli, una enfermedad que asoló a la Ciudad de México en el siglo XVI. Va a analizar muestras del sitio de Tlatelolco, de alrededor de 1545 y probablemente incluirá muestras de otro sitio.

A la fecha no hay consenso sobre qué patógeno ocasionó este brote epidémico. Los síntomas descritos son muy particulares: sangrado de mucosas y muerte después de tres días del contagio.

Un estudio realizado por un grupo de Europa analizó varios individuos antiguos de Oaxaca asociados a esta enfermedad. Se detectó que Salmonella enterica fue uno de los agentes causantes, pero no el único porque los síntomas de la salmonelosis son distintos a los de cocoliztli. Sus graves efectos después de la conquista española hacen de este patógeno algo sumamente interesante.

“En México y Latinoamérica ha sido muy limitado el desarrollo de estas líneas de investigación”, reconoce la académica. El centro de investigación, el laboratorio y, en particular, el reconocimiento L'Oréal UNESCO a esta científica, son de gran importancia para la formación y la expansión del conocimiento sobre nuestra historia y futuro.