El científico latinoamericano que resolvió un misterio genético gracias a un artefacto egipcio de 2.000 años de antigüedad (y por qué importa para el futuro)

El científico de Kew Gardens, el Jardín Botánico de Londres, y sus colegas revelaron cómo fue siglos atrás la compleja “vida amorosa” de una planta.

Y lo hicieron gracias a un objeto que alguien enterró, hace más de 2.000 años, en un cementerio egipcio de animales momificados.

Descifrar los secretos genéticos de ese artefacto permitió develar cómo fue la domesticación de un cultivo que consumen millones de personas: la palma dátil.

Y esta información es crucial para el futuro, dijo el investigador.

El Dr. Pérez Escobar es uno de los autores principales del nuevo estudio sobre este hallazgo, que se publicó en la revista Molecular Biology and Evolution y fue fruto de un esfuerzo internacional. Los investigadores de Kew trabajaron en cooperación con 15 instituciones de cuatro continentes.

El estudio es una aplicación de la llamada “arqueogenómica“, una ciencia que el científico compara a una “máquina del tiempo”.

Pérez Escobar habló con BBC Mundo sobre el hallazgo, su importancia ante el cambio climático y la vocación que descubrió entre orquídeas en los bosques de niebla de Colombia.

¿Dónde fue hallado el artefacto egipcio que reveló, como tú dices, “la vida amorosa” de esta planta hace miles de años?

El objeto que estudiamos fue encontrado en la necrópolis animal de Saqqara, en Egipto. El lugar es de gran interés arqueológico porque allí se han encontrado millones de animales momificados, entre otros artefactos, que han permitido entender los modos de vida y evolución de sociedades egipcias en diferentes períodos de tiempo.

El artefacto tiene una antigüedad de 2.100 años según análisis de datación de isótopos de Carbono-14.

Fue encontrado durante un expedición conducida en 1971 por la Sociedad de Exploración Egipcia (ahora Ministerio de Antigüedades Egipcias) y fue estudiado por primera vez por el botánico inglés Frank Nigel Hepper, quien estaba asociado a Kew en esa época. El objeto fue donado por la Sociedad de Exploración Egipcia a Kew para investigaciones científicas.

En el estudio describen el artefacto como misterioso. ¿Se sabe para qué se usaba?

Cuando se encontró el artefacto se pensó que era un tipo de soporte para respaldar la cabeza, pero no había registros parecidos de objetos con esa función.

Sin embargo, un objeto parecido encontrado en la misma localidad pero mejor documentado, indica que su verdadera utilidad era como sello de jarrones para almacenar líquidos.

¿Podrías explicarnos lo difícil que fue y el esfuerzo que llevó extraer el material genético?

Fue un verdadero reto acceder el código genético de nuestra muestra arqueológica, que en el estudio llamamos “la palma dátil de Saqqara”. En comparación con restos arqueológicos de animales, los tejidos de plantas usualmente no se preservan tan bien, especialmente a través de escalas de tiempo de miles de años.

Esto se debe principalmente a que los huesos tienden a preservar mejor el ADN y no se comparan a la cutícula o lignina de las plantas, que son barreras protectoras mas débiles.

¿Cómo lograron secuenciar ese material genético?

Nos tomó experimentos equivalentes a un año de trabajo (conducidos en la Universidad de Potsdam, en Alemania) poder obtener una representación útil del código genético de este objeto.

Tuvimos que secuenciar en repetidas ocasiones millones de fragmentos del ADN de la palma de Saqqara porque dada su antigüedad, el ADN estaba en un grado de deterioro bastante avanzado.

Esto se debe a que una vez separada, la hoja de la palma dátil utilizada para elaborar los sellos de jarrones en esa época, su código genético o ADN deja de repararse y comienza a romperse en millardos de fragmentos, o a reunir mutaciones artificiales en dichos fragmentos.

Los efectos de estos dos procesos se acumulan de manera exponencial a través del tiempo. Además, las hojas de palmas dátiles son muy ricas en fibras, las cuales no almacenan tanto ADN como tejidos más suculentos como semillas u hojas de otros cultivos como el olivo o maíz.

Nadie había extraído ADN de tejidos antiguos de palmas hasta ese entonces.

¿Qué descubrieron sobre la historia de esta palma?

Nuestro estudio reveló por primera vez que la palma dátil que consumimos hoy en día tuvo una relación amorosa con otras dos palmas cercanamente relacionadas (conocidas como la palma azúcar – Phoenix sylvestris – y la palma de Creta – Phoenix theophrasti), que actualmente ocurren en diferentes lugares a los que la palma dátil ocupa. (La palma de Creta se encuentra en zonas costeras de Creta y Turquía, y la palma azúcar es una especie asiática que ocurre en Bangladesh y desde el sureste de India a Nepal, Pakistán y el Himalaya Occidental).

¿Cómo llegaron a cruzarse esas especies?

Una hipótesis es que fueron facilitadas por el hombre a través del comercio. Otra hipótesis es que las otras palmas compartían rangos de distribución con dátiles, pero luego con el cambio climático su distribución cambió, y se aislaron completamente sus rangos.

Gracias al ADN extraído del sello del jarrón nosotros podemos asegurar con certeza que estas relaciones amorosas ya habrían ocurrido 2.100 años atrás.

¿Por qué es tan importante descubrir con qué especies se cruzó la palma de Saqqara en el pasado?

Esto es superinteresante porque nuestro estudio nos muestra que la vida de las plantas es mucho más complicada de lo que parece, y algunas veces involucra otras especies que no tienen ninguna utilidad aparente para el ser humano.

Pero esas especies pueden guardar en sus códigos genéticos el secreto para resistir condiciones climáticas adversas o enfermedades, gracias a genes que usualmente se pueden perder en el proceso de domesticación de un cultivo.

Revelar la domesticación de cultivos de hace miles de años puede ser entonces clave para enfrentar el cambio climático…

Conocer de dónde vienen los plantas que actualmente consumimos y el modo y tiempo de su domesticación es de vital importancia para el mejoramiento de estos mismos cultivos, especialmente en las condiciones en las que vivimos actualmente con un clima que está variando muy rápidamente.

Saber de dónde vienen estos cultivos es esencial para encontrar parientes silvestres con genes que podrían ser de utilidad para producir cultivos bajo condiciones climáticas agrestes, o bajo la presión de enfermedades emergentes.

En el caso de nuestro estudio, saber que la palma compartió genes con especies cercanamente relacionadas es realmente útil porque esto nos indica que, cuando fuese necesario, habría oportunidad de producir dátiles más robustos frente a climas áridos o que tengan mayor producción de frutos por planta, mediante el cruce de cultivares de palmas dátiles y especies cercanas.

El estudio que realizaron es una aplicación de arqueogenómica. ¿Qué es exactamente esta ciencia?

La arqueogenómica ha sido increíblemente útil, por ejemplo, para entender fenómenos como la relación entre humanos y neandertales.

Básicamente consiste en acceder a fragmentos del código genético de restos de plantas o animales preservados en condiciones especiales (facilitados por climas especialmente cálidos y secos, o preservados de la luz solar).

El trabajo de arqueogenómica en plantas es un poco parecido al trabajo que hace un detective al compilar evidencia cuando hay sospecha de un evento inusual.

En el caso de la palma dátil, estudios anteriores ya indicaban que tenía parte de su ADN compartido con la palma de Creta, pero no se sabía en qué momento esa relación amorosa había ocurrido. Gracias a la arqueogenómica logramos develar estos misterios y proveer una posible fecha sobre cuándo esos intercambios ya habían ocurrido.

¿Cuán reciente es la arqueogenómica y en qué medida ha sido posible por la revolucion en técnicas de secuenciación?

El accesso al código genético de fragmentos de plantas o animales de cientos o miles de años de antigüedad se ha venido desarrollando hace dos o tres décadas. Pero en ese entonces, por limitaciones tecnológicas, era posible acceder a un número muy limitado de fragmentos de ADN y por lo tanto lo que podíamos aprender sobre un objeto particular era muy poco.

Ahora, gracias a la aplicación de secuenciación paralela de millones de fragmentos de ADN (lo que llamamos secuenciación de nueva generación o genómica en algunos casos) extraídos de fragmentos de plantas o animales antiguos podemos acceder a representaciones enteras del código genético de un individuo que existió cientos o miles de años atrás.

Obviamente, dada la complejidad de los códigos genéticos de las plantas y el grado de deterioro de tejidos de plantas o animales de miles de años de antigüedad, esta es una labor que siempre es complicada.

¿La arqueogenómica está abriendo entonces un nuevo mundo?

¡Yo diria que sí! La arqueogenómica es como una máquina del tiempo, donde uno tiene una oportunidad casi única de volver al pasado, en un período de tiempo dado y obtener secretos muy ligados a la existencia del ser humano, sobre las plantas o animales de los que dependemos.

El desarrollo de nuevas tecnologías en un futuro no muy lejano nos permitirá ir de manera fácil más allá del código genético y tener incluso una idea muy detallada, por ejemplo, del contenido proteico o nutricional de plantas de miles de años, las condiciones específicas de clima en que ocurrían o cómo era su apariencia física en gran detalle.

¿Podría tu trabajo aplicarse en el futuro a otros cultivos?

Uno de los cultivos en los que se podría aplicar arquegenómica es el olivo (Olea europaeai). En Kew hay colecciones preciosas de semillas que fueron encontradas ¡en el sarcófago del faraón Tutankamón! Adicionalmente, hay una gran cantidad de material con su código genético bien caracterizado al que se puede acceder de manera gratuita.

Actualmente el olivo es un cultivo que está tremendamente amenazado por una bacteria que está causando la muerte masiva de árboles en Italia, España y Grecia, y se estima que podría causar pérdidas enormes. La arqueogenómica nos podría ayudar a entender cuándo esta bacteria comenzó a afectar los olivos y si algunos genotipos en el pasado eran resistentes a dicha enfermedad.

¿Cuándo llegaste a Kew y cómo nació tu pasión por las plantas?

Yo trabajo en Kew desde hace cinco años. Llegué como investigador posdoctoral después de terminar mi doctorado en evolución y sistemática de orquídeas en la Universidad de Múnich, en Alemania.

Pero desde 2019 tengo la gran fortuna de trabajar como investigador líder.

Mi pasión por las plantas comenzó cuando aprendí de botánica durante mi pregrado en la Universidad Nacional de Colombia cuando tenía 17 años. Había salidas de campo a bosques de niebla en la cordillera Norte Andina, bellísimas experiencias.

Me fascinó en ese entonces saber cómo es posible que en espacios tan reducidos haya una densidad de plantas tan grande, y entender cómo han evolucionado a través de escalas de tiempo largas (millones de años) y más recientes (cientos a miles de años).

¿Qué sientes hoy en día cuando tienes entre tus manos el artefacto egipcio de más de 2000 años que está revelando estos secretos?

Una gran curiosidad. Por ejemplo, no puedo dejar de imaginar qué tiempo tomó elaborarlo, qué tan valorado era. Son solo algunas de las preguntas que pasan por mi cabeza cada vez que visito nuestra colección y veo estos objetos de miles de años de antigüedad.

Esos objetos deben guardar aún muchos secretos…

Un mensaje muy importante de nuestro estudio es que aún hay muchísimo por entender en cuanto al origen y evolución de las plantas de las que el ser humano depende. Se ha invertido muchos fondos en investigación en las últimas tres décadas en palmas dátiles, un cultivo que representa millones de dólares en diferentes economías a nivel mundial, pero los vacíos de conocimiento que aún existen son grandes.

Por ejemplo, no entendemos con certeza todas las relaciones de parentesco de las 14 especies de palmas dátiles que existen en el mundo.

Así que, por más que algo parezca que ya está estudiado, ¡siempre hay algo nuevo por descubrir!