Dentes de mamute com milhões de anos contêm o ADN mais antigo de que há registo

Este material genético que estabeleceu recordes está a oferecer novas perceções sobre a forma como os mamutes da América do Norte viveram e evoluíram.

Published 20/02/2021, 08:58 WET
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Há um milhão de anos, os mamutes-da-estepe siberianos tinham muitas das adaptações genéticas para ...

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Há um milhão de anos, os mamutes-da-estepe siberianos tinham muitas das adaptações genéticas para suportar baixas temperaturas que ajudaram posteriormente o mamute-lanoso a prosperar. Esta ilustração reflete o conhecimento recém-adquirido através do ADN mais antigo alguma vez sequenciado.

Fotografia de BETH ZAIKEN, CENTRO DE PALEOGENÉTICA (ILUSTRAÇÃO)

Os cientistas sequenciaram o ADN mais antigo até agora, quebrando uma barreira simbólica no estudo de genomas antigos e abrindo uma janela sem precedentes para a evolução dos gigantes extintos da Idade do Gelo na América do Norte – os mamutes colombianos e lanosos.

É pouco provável que este feito desperte uma recreação ao estilo do filme Parque Jurássico; este estudo não é o primeiro a sequenciar o genoma de um mamute, nem aproxima mais a humanidade da “ressuscitação” de um mamute. Em vez disso, o estudo deste ADN com mais de um milhão de anos, publicado na revista Nature na quarta-feira, estabelece um marco para a rápida evolução no estudo de ADN antigo, quase duplicando o recorde para o genoma mais antigo alguma vez sequenciado.

O ADN em questão vem de três molares de mamutes encontrados na Sibéria no início da década de 1970 pelo paleontólogo russo Andrei Sher, uma lenda nesta área pela sua investigação sobre mamutes. Os investigadores estimam que o mais jovem dos três dentes tem cerca de 500 mil a 800 mil anos, e os dois dentes mais antigos têm entre um milhão e 1.2 milhões de anos. Até agora, o ADN mais antigo alguma vez sequenciado vinha de um fóssil de um cavalo com quase 700 mil anos encontrado no Território de Yukon do Canadá.

“Romper esta barreira, um tanto ou quanto mágica, de mais de um milhão de anos abre uma nova janela temporal, por assim dizer, e uma perspetiva evolutiva”, diz Tom van der Valk, autor principal do estudo e bioinformático na Universidade de Uppsala que fez este trabalho no Centro de Paleogenética em Estocolmo, na Suécia.

Estas descobertas adicionam detalhes surpreendentes à imagem que os cientistas tinham sobre a forma como os mamutes da América do Norte evoluíram. Por um lado, o ADN antigo dos dentes sugere fortemente que o mamute-colombiano da América do Norte, uma das principais espécies de mamute da América do Norte, era um híbrido que surgiu entre há 400 e 500 mil anos – um facto revelado apenas porque o ADN mais antigo presente no estudo precede dramaticamente esse cruzamento. “Se olharmos para os organismos de ordem superior, como os vertebrados, não consigo pensar num único exemplo em que as pessoas tenham recolhido uma amostra antes da origem de uma espécie”, diz o coautor do estudo, Love Dalén, geneticista do Centro de Paleogenética da Suécia.

Quanto mais os registos de ADN retrocedem no tempo, mais os cientistas conseguem aprender sobre o funcionamento da evolução. O sucesso deste estudo também implica que, em condições perfeitas, são possíveis vislumbres ainda mais profundos do passado evolutivo, potencialmente até há milhões de anos atrás, dizem os autores. (Qualquer coisa mais antiga do que isso quebra o ADN em partes demasiado pequenas para a sua reconstituição.)

Os trabalhos de investigação nos dentes começaram em 2017, quando o Centro de Paleogenética em Estocolmo recebeu amostras dos dentes enviadas pela Academia Russa de Ciências. Usando fatos de proteção individual, agora terrivelmente familiares devido à COVID-19, uma equipa liderada pela geneticista Patrícia Pečnerová, investigadora de pós-doutoramento na Universidade de Copenhaga, na Dinamarca, moeu 50 miligramas de pó ósseo de cada amostra. Patrícia extraiu cuidadosamente pequenas quantidades de ADN de cada pitada de pó com uma série de banhos químicos que concentraram o ADN em pequenas gotas de fluido do tamanho de grãos de pimenta.

“Basicamente, é como se estivesse dentro de um casulo – com máscara e protetor facial – tentando minimizar ao máximo a contaminação”, diz Patrícia. “Uma única célula [humana] pode cair no tubo e estragar a amostra.”

Sequenciar o ADN foi apenas o primeiro passo. Depois, Tom van der Valk e os seus colegas tiveram de garantir que se concentravam apenas nos fragmentos de ADN que eram genuinamente antigos e de origem mamute. Afinal de contas, os dentes tinham estado enterrados durante mais de um milhão de anos num pergelissolo repleto de micróbios, e foram desenterrados e manuseados por inúmeros cientistas ao longo de quase cinco décadas. Apesar de todos os esforços para prevenir qualquer contaminação, os investigadores tiveram de lidar com o ADN extra que os dentes acumularam nas suas viagens.

Depois de semanas de análise computacional de ADN sequenciado, a equipa conseguiu identificar com precisão fragmentos de ADN de mamute com até 35 pares de base e mapeá-los num genoma que, em vida, teria mais de três mil milhões de pares de base.

Uma sequência surpreendente

O novo estudo já está a revelar detalhes sobre a forma como os mamutes da América do Norte evoluíram. Para surpresa dos investigadores, as sequências de ADN do novo estudo são tão antigas que precedem as origens do mamute-colombiano, uma das duas principais espécies de mamute que vaguearam pela América do Norte, dando aos cientistas uma nova visão sobre a evolução dos mamutes.

Há cerca de 1.5 milhões de anos, parentes do mamute-da-estepe da Europa e da Ásia chegaram à América do Norte vindos da Sibéria, cruzando uma ponte de terra agora coberta pelo Estreito de Bering. Estes recém-chegados iriam mais tarde dar origem ao mamute-colombiano. Há cerca de 100 mil a 200 mil anos, a América do Norte era o lar de pelo menos dois tipos principais de mamutes: os mamutes-lanosos no norte e os mamutes-colombianos no extremo sul do México. Os investigadores também já sabiam, pelos estudos genéticos feitos anteriormente, que os mamutes-colombianos e os mamutes-lanosos fizeram cruzamento de espécies.

Os paleontólogos há muito que usam os distintos molares superiores dos mamutes para ajudar a distinguir entre as diferentes espécies. Com base nos dentes fósseis de mamutes, os paleontologistas tradicionalmente supunham que os mamutes presentes na América do Norte há cerca de 1.5 milhões de anos eram mamutes-colombianos. Mas, embora o registo fóssil dos dentes mostre continuidade, o registo genético presente no novo estudo de ADN revela mudanças.

Dois dos genomas de mamute no novo estudo enquadram-se na linhagem que mais tarde deu origem aos mamutes-lanosos. Mas o ADN no mais antigo dos três dentes, apelidado de Krestovka pelos cientistas em homenagem ao rio que fica perto de onde foi encontrado, parece pertencer a uma linhagem genética até agora desconhecida, que há cerca de 1.5 milhões de anos se separou da linhagem contida nos outros dois dentes.

As presas de mamutes-lanosos por vezes emergem do pergelissolo na Ilha Wrangel, no nordeste da Sibéria. A Ilha Wrangel foi um dos últimos refúgios dos mamutes, com alguns a sobrevirem até ao ano 2500 a.C., tornando a ilha num lugar útil para encontrar ADN de mamute.

Fotografia de LOVE DALÉN

Quando a equipa de Tom van der Valk comparou o genoma do misterioso mamute com o ADN do mamute-colombiano previamente sequenciado, os investigadores chegaram a uma conclusão surpreendente: o mamute-colombiano é um híbrido que surgiu há cerca de 400 ou 500 mil anos atrás, após um cruzamento entre os mamutes de Krestovka e os mamutes-lanosos siberianos que aconteceu algures na Sibéria, na América do Norte ou em Beríngia, a ponte terrestre que fazia a ligação entre as duas regiões.

Depois de um segundo evento de cruzamento que aconteceu na América do Norte há cerca de 200 mil anos, o mamute-colombiano adquiriu outros 11% a 13% do seu genoma dos mamutes-lanosos. Na época em que o mamute-colombiano ficou extinto, há cerca de 12 mil anos, cerca de 60% do seu genoma remontava ao mamute-lanoso, enquanto que os outros 40% remontavam ao enigmático mamute de Krestovka, que se conhece apenas pelo ADN contido num único dente.

O estudo também mostra o quão bem – e quão cedo – os mamutes se adaptaram ao frio. Os estudos anteriores de ADN já tinham investigado os detalhes genéticos de como o mamute-lanoso conseguia prosperar em baixas temperaturas. Mas muitas das variantes do gene responsável pela capacidade do mamute-lanoso em suportar o frio apareceram pela primeira vez em mamutes muito mais antigos. O novo estudo descobriu que mais de 85% destas variantes lanosas já estavam presentes nos mamutes-da-estepe da Sibéria, primos ancestrais dos mamutes-lanosos, há mais de um milhão de anos.

Nessa marca de um milhão de anos, com base nas evidências fósseis, sabe-se que os mamutes já viviam em latitudes elevadas, portanto não é de surpreender que estes titãs se tenham adaptado ao frio. No entanto, o estudo fornece uma visão única sobre o ritmo deste processo de preparação para o inverno. Os mamutes parecem ter desenvolvido estas variantes genéticas adaptadas para o frio com um ritmo mais ou menos constante, não em ímpetos.

Detalhes no ADN

Os paleontologistas dizem que a revelação de que os mamutes-colombianos eram híbridos vai estimular ainda mais a reavaliação contínua do registo fóssil sobre os mamutes norte-americanos.

Uma investigação recente, que comparou os dentes fósseis de mamutes com árvores genealógicas genéticas, descobriu que a forma dos dentes se sobrepunham consideravelmente de região para região na América do Norte. O novo estudo acentua este ponto: não há uma grande mudança nos dentes fósseis de mamutes da América do Norte antes e depois de há 500 mil anos, embora as mudanças genéticas que produziram o mamute-colombiano fossem imensas.

“Sem a genética, geralmente olhamos para a morfologia ou para as mudanças na forma, e sem essas mudanças na forma, não conseguimos documentar mudanças nas espécies”, diz Lindsey Yann, paleontóloga do Monumento Nacional de Mamutes Waco, no Texas. “Quando adicionamos esta componente genética, conseguimos realmente separar as coisas e temos os dados para mostrar isso.”

Para o coautor do estudo, Adrian Lister, paleontólogo do Museu de História Natural de Londres e um dos maiores especialistas em mamutes a nível mundial, este trabalho também destaca uma questão persistente: como se deve definir dentes de mamutes norte-americanos em casos em que o ADN continua ausente. Se, geneticamente falando, os mamutes-colombianos não apareceram até há 400 ou 500 mil anos atrás, como é que os paleontologistas conseguem definir os dentes de mamutes mais antigos que, de outra forma, parecem idênticos? Até agora, ninguém publicou qualquer ADN de dentes de mamutes norte-americanos com mais de meio milhão de anos.

Love Dalén diz que, para preencher mais este puzzle, ele e os seus colegas querem tentar aplicar as suas capacidades em dentes de mamutes norte-americanos. A equipa já identificou um dente de mamute com 500 mil anos no Canadá, bem como um dente de mamute com 200 mil anos que provavelmente pertencia a um mamute-lanudo, como possíveis candidatos para um sequenciamento futuro.

Agora que os cientistas já ultrapassaram a barreira de um milhão de anos, é apenas uma questão de tempo até que um ADN ainda mais antigo revele os seus segredos. “Essa é a pergunta de um milhão de dólares”, diz Love Dalén. “Olhamos para os dados que temos e creio que, se tivéssemos um bom espécime, seria relativamente fácil ir para além dos dois milhões de anos.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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