Descubrimiento IMP de Antropología Evolutiva

ADN en sedimentos arqueológicos

El ADN humano y animal antiguo puede permanecer localizado de manera estable en sedimentos, preservado en fragmentos microscópicos de hueso y heces.

27. Diciembre 2021

El análisis de ADN antiguo preservado en sedimentos es una tecnología emergente que permite la detección de la presencia pasada de humanos y otros animales en sitios arqueológicos. Sin embargo, se sabe poco sobre cómo se conserva el ADN en los sedimentos durante largos períodos de tiempo. Un equipo internacional de investigadores que involucra a científicos del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig y otras instituciones en Alemania, Australia, Portugal y Rusia ahora esclarecido el asunto al aislar el ADN de bloques sólidos de sedimentos no perturbados que están incrustados en resina plástica. El estudio revela que el ADN humano y animal antiguo se concentra en pequeños "puntos calientes", particularmente en partículas microscópicas de hueso o heces. El micromuestreo de tales partículas puede recuperar cantidades sustanciales de ADN de humanos antiguos, como los neandertales, y otras especies y vincularlos a registros arqueológicos y ecológicos a escala microscópica.

Los sedimentos en los que están incrustados los hallazgos arqueológicos han sido considerados durante mucho tiempo por la mayoría de los arqueólogos como subproductos sin importancia de las excavaciones. Sin embargo, en los últimos años se ha demostrado que los sedimentos pueden contener biomoléculas antiguas, incluido el ADN. "La recuperación del ADN humano y faunístico antiguo de los sedimentos ofrece nuevas y emocionantes oportunidades para investigar la distribución geográfica y temporal de los humanos antiguos y otros organismos en sitios donde sus restos óseos son raros o están ausentes", dice Matthias Meyer, autor principal del estudio e investigador del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig.

Para investigar el origen del ADN en el sedimento, los investigadores de Max Planck se asociaron con un grupo internacional de geoarqueólogos, arqueólogos que aplican técnicas geológicas para reconstruir la formación de sedimentos y sitios, para estudiar la preservación del ADN en sedimentos a escala microscópica. Utilizaron bloques de sedimentos no perturbados que habían sido previamente retirados de los sitios arqueológicos y empapados en resina sintética similar al plástico (poliéster). Los bloques endurecidos se llevaron al laboratorio y se cortaron en secciones para imágenes microscópicas y análisis genéticos.


Superficie de una sección de bloque no perturbado de sedimento impregnado de la cueva Denisova.

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Superficie de una sección de bloque no perturbado de sedimento impregnado de la cueva Denisova.

Los investigadores extrajeron con éxito ADN de una colección de bloques de sedimentos preparados hace 40 años, de sitios en África, Asia, Europa y América del Norte. "El hecho de que estos bloques sean una excelente fuente de ADN antiguo, incluido el que se origina en los homínidos, a pesar de que a menudo llevan décadas de almacenamiento en plástico, proporciona acceso a un vasto repositorio sin explotar de información genética. El estudio abre una nueva era de estudios de ADN antiguo que revisarán las muestras almacenadas en laboratorios, lo que permitirá el análisis de sitios que hace mucho tiempo que se han rellenado, lo cual es especialmente importante dada la restricción de viajes y la inaccesibilidad del sitio en un mundo pandémico ", dice Mike Morley de la Universidad de Flinders en Australia, quien dirigió algunos de los análisis geoarqueológicos.

Los científicos utilizaron bloques de sedimentos de la cueva Denisova, un sitio ubicado en las montañas de Altai en el sur de Siberia central donde se ha recuperado ADN antiguo de neandertales, denisovanos y humanos modernos, y mostraron que las partículas orgánicas pequeñas produjeron más ADN que sedimentos muestreados al azar. "Muestra claramente que la alta tasa de éxito de la recuperación de ADN de mamíferos antiguos de los sedimentos de la cueva denisova proviene de la abundancia de micro restos en la matriz de sedimentos en lugar de ADN extracelular libre de heces, fluidos corporales o tejido celular en descomposición potencialmente adsorbido en granos minerales", dice Vera Aldeias, coautora del estudio e investigadora de la Universidad del Algarve en Portugal. "Este estudio es un gran paso más cerca de comprender con precisión dónde y en qué condiciones se conserva el ADN antiguo en los sedimentos", dice Morley.

El enfoque descrito en el estudio permite el muestreo a microescala altamente localizado de sedimentos para análisis de ADN y muestra que el ADN antiguo (ADNd) no se distribuye uniformemente en el sedimento; y que las características específicas de los sedimentos son más propicias para la preservación del ADN antiguo que otras. "Vincular el aDNA de sedimentos con el microcontexto arqueológico significa que también podemos abordar la posibilidad de movimiento físico de aDNA entre depósitos sedimentarios", dice Susan Mentzer, investigadora del Centro Senckenberg para la Evolución Humana y el Paleoambiente (Alemania).

Diyendo Massilani, el autor principal del estudio, pudo recuperar cantidades sustanciales de ADN neandertal de solo unos pocos miligramos de sedimento. Pudo identificar el sexo de los individuos que dejaron atrás su ADN, y demostró que pertenecían a una población relacionada con un neandertal cuyo genoma fue reconstruido previamente a partir de un fragmento de hueso descubierto en la cueva. "El ADN neandertal en estas pequeñas muestras de sedimentos incrustados en plástico estaba mucho más concentrado que lo que normalmente encontramos en el material suelto", dice. "Con este enfoque será posible en el futuro analizar el ADN de muchos individuos humanos antiguos diferentes a partir de solo un pequeño cubo de sedimento solidificado. Es divertido pensar que esto es presumiblemente así porque usaron la cueva como inodoro hace decenas de miles de años".

 
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