Hasta ahora, el estudio de los fósiles se basaba principalmente en el análisis morfológico de los esqueletos, o bien en algunos casos en el análisis de fragmentos de ADN. Sin embargo, un equipo internacional ha trabajado en un enfoque radicalmente diferente: el análisis del metaboloma. Se trata del conjunto de moléculas que son producidas por el funcionamiento interno de un organismo.
Su trabajo, publicado en Nature, demuestra que estas firmas bioquímicas preservadas en la estructura ósea pueden sobrevivir en escalas de tiempo que superan ampliamente el millón de años y revelar información hasta ahora desconocida. Mientras que el ADN permite rastrear los árboles genealógicos, los metabolitos pueden representar cómo funcionaba el organismo en vida.
La caja negra bioquímica del hueso
Contrariamente a su apariencia sólida, el hueso es un tejido dinámico y vascularizado. Su densa red de microcanales, que sirve inicialmente para el riego sanguíneo y el intercambio de nutrientes, actúa en última instancia como una trampa natural. Durante el crecimiento óseo, los metabolitos que circulan en la sangre (residuos de los procesos digestivos, hormonales o inmunitarios) pueden infiltrarse y alojarse en esta matriz microporosa, que ofrece una protección notable contra la degradación.
Un equipo de investigadores pudo verificar esta hipótesis analizando huesos de ratón mediante espectrometría de masas, una técnica capaz de identificar moléculas por su peso. El análisis reveló la presencia de cerca de 2200 metabolitos, lo que permitió validar el principio. Posteriormente, los científicos aplicaron este mismo método a fósiles de animales (roedores, antílope, elefante) procedentes de yacimientos importantes para la evolución humana en el sur y este de África, datados entre 1,3 y 3 millones de años.
El análisis reveló una gran cantidad de moléculas vinculadas a funciones biológicas normales, como el metabolismo de aminoácidos o vitaminas. La presencia de ciertos marcadores específicos incluso permitió determinar que algunos individuos fósiles eran hembras. Esta preservación ofrece, por tanto, una instantánea bioquímica del estado fisiológico del animal en el momento de su muerte, información que hasta ahora era inaccesible.
Relatos de enfermedad y medio ambiente
El estudio dio un paso inesperado al identificar una patología infecciosa en un hueso de ardilla datado en 1,8 millones de años. Los investigadores lograron aislar un metabolita propio del parásito Trypanosoma brucei, agente de la enfermedad del sueño transmitido por la mosca tsetsé. También detectaron la firma química de la respuesta inflamatoria del animal huésped. Se trata de una de las pruebas directas más antiguas de una enfermedad infecciosa conservada en restos fósiles.
El descubrimiento de metabolitos de origen vegetal también permitió revelar secretos igualmente valiosos sobre paisajes desaparecidos. La química del hueso de la ardilla contenía rastros de aloe, una planta con exigencias ecológicas estrictas en cuanto a temperatura, precipitaciones y luz solar. La presencia de estas moléculas no solo indica la dieta del animal, sino que permite deducir las condiciones climáticas de su hábitat con una precisión notable.
Estas reconstrucciones ambientales, deducidas de la bioquímica fósil, corroboran los datos geológicos existentes. Gracias a esta información, se va dibujando poco a poco una representación del este de África antiguo, más cálido y considerablemente más húmedo que el actual, con paisajes de bosques claros, praderas y zonas pantanosas. Cada fósil se convierte así en un punto de datos rico para cartografiar los ecosistemas del pasado.
Para saber más: ¿Qué es la metabolómica?
La metabolómica es la ciencia que estudia el conjunto de pequeñas moléculas, llamadas metabolitos, presentes en un organismo en un momento dado. Estas moléculas son los productos finales o intermedios de las innumerables reacciones químicas que mantienen la vida, como la transformación de alimentos en energía o la síntesis de hormonas. Su perfil, el metaboloma, es una huella única y dinámica.
A diferencia del genoma, que es estable y heredado, el metaboloma refleja la interacción constante entre los genes y el entorno. Cambia en respuesta a la alimentación, el estrés, una enfermedad o la exposición a toxinas. En la medicina moderna, el análisis del metaboloma sirve así para el diagnóstico precoz o para comprender los mecanismos de ciertas patologías.
Su aplicación a la arqueología y la paleontología, como en este estudio, es reciente y audaz. Consiste en buscar estas firmas bioquímicas efímeras en materiales antiguos. Su detección demuestra que pueden fosilizarse en condiciones propicias, permitiendo así obtener información sobre la fisiología y las condiciones de vida de organismos hoy extintos.