E’ di un mammut di 1,6 milioni di anni fa, il più vecchio DNA antico mai sequenziato

Uno studio che ha portato alla scoperta di un’altra specie di mammut e che evidenzia che il mammut delle steppe era l’antenato di quello lanoso
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Secondo uno studio pubblicato su Nature, «I denti di mammut conservati nel permafrost della Siberia orientale hanno prodotto il più antico DNA antico mai registrato, spingendo la tecnologia vicino ai suoi limiti, ma forse non oltre». Come se non bastasse, i l DNA genomico estratto da un trio di campioni di denti portati alla luce negli anni ’70 ha permesso di identificare una nuova specie di mammut che ha dato origine a una successiva specie nordamericana.

Ludovic Orlando, uno specialista di DNA antico del Centre d’anthropobiologie et de génomique de Toulouse  che finora deteneva il record del DNA più antico, sequenziato nel 2013 da un osso di una gamba di cavallo che era vissuto  tra i 560.000 a 780.000 anni fsa, ha commentato: «“Amo la carta. Sto aspettando quel documento da 8 anni ormai.Sono contento di perdere questo record, perché è stato pesante».

Gli scienziati sospettavano che il DNA antico potesse sopravvivere oltre un milione di anni,  ma bisognava trovare il campione giusto. Su Nature, Ewen Callaway spiega che «Una volta che un organismo muore, i suoi cromosomi si frantumano in pezzi che si accorciano nel tempo. Alla fine, i filamenti di DNA diventano così piccoli che, anche se possono essere estratti, perdono il loro contenuto informativo».

Il team di Orlando ha scoperto che frammenti di appena 25 lettere di DNA nell’osso del cavallo, trovato nello Yukon, in Canada, potevano ancora essere interpretati, stimando così che resti conservati per milioni di anni nel freddo costante del permafrost – cosa che rallenta la frammentazione del DNA – avrebbero potuto contenere ancora frammenti di DNA di quella lunghezza. Orlando ora sottolinea: «Il mio unico dubbio era: esiste un campione del genere?».

La risposta l’ha data Love Dalén, un genetista evoluzionista del Naturhistoriska riksmuseet  di Stoccolma, che stava pensando di sequenziare resti di mammut molto vecchi da quando nel 2007  si era trovato  per la prima volta di fronte a una raccolta di antichi reperti di pachidermi. I campioni sequenziati dal suo team, uno di un mammut lanoso (Mammuthus primigenius) e due a mammut delle steppe (Mammuthus trogontherii), erano stati scavati dal paleontologo russo Andrei Sher. Dalén sperava che dal DNA dei campioni si potesse risalire all’evoluzione dei mammut lanosi e di altre specie, ma le precedenti esperienze negative con resti molto più giovani trovati nel permafrost non facevano ben sperate. «Non è che tutto quello che si trova nel permafrost funzioni sempre – ha detto a Nature – . La stragrande maggioranza dei campioni ha un DNA di merda». E infatti, due dei tre molari mammut di Sher, recuperati da sedimenti di più di un milione di anni, contenevano così poco DNA che Dalén dice che li avrebbe scartati se fossero stati più giovani.

Ma grazie ai progressi nella tecnologia di sequenziamento e nella bioinformatica, il suo team è riuscito a ottenere 49 milioni di paia di basi di DNA nucleare dal campione più antico, trovato vicino al villaggio di Krestovka, e 884 milioni di paia di basi da un altro dente, chiamato Adycha. Ora i ricercatori dicono che «L’analisi del DNA suggeriva che il campione di Krestovka avesse 1,65 milioni di anni e il campione di Adycha circa 1,3 milioni».  Il terzo campione, Chukochya, un dente di mammut lanoso di 600.000 anni fa, ha prodotto quasi 3,7 miliardi di coppie di basi di DNA, più della lunghezza del suo genoma di 3,1 miliardi di coppie di basi.

Callaway  sottolinea che «Dalla loro forma, i due denti più antichi sembravano appartenere ai mammut delle steppe, una specie europea che i ricercatori ritengono sia antecedente ai mammut lanosi e aii mammut colombiani (Mammuthus columbi), una specie nordamericana. Ma i loro genomi hanno dipinto un quadro più complicato. L’esemplare di Adycha faceva parte del lignaggio che ha dato origine ai mammut lanosi, ma l’esemplare di Krestovka chiaramente no».

Il team di Dalén ha scoperto che apparteneva a una stirpe completamente nuova: «Non possiamo dire che sia una specie diversa, ma sembra proprio che lo sia». Anche se il campione Krestovka proviene dalla Russia, si sospetta che il suo lignaggio sia rimasto isolato da altri mammut delle steppe nel Nord America. Il team ha scoperto che metà degli antenati dei mammut colombiani risalgono  alla stirpe dei mammut di Krestovka e l’altra metà ai mammut lanosi. Secondo Dalén, i due lignaggi si sarebbero mescolati più di 420.000 anni fa.

Orlando aggiunge che «L’idea che nuove specie possano formarsi mescolandosi – e non solo scindendosi da una singola specie madre – sta guadagnando terreno tra i biologi evoluzionisti. Ma questa è la prima prova di “speciazione ibrida” dal DNA antico. Questo è fantastico».

Hendrik Poinar, uno specialista in DNA antico della McMaster University di Hamilton, in Ontario, è convinto che «Diverse specie di mammut si sono probabilmente ibridate quando l’espansione glaciale le ha riunite». Il suo team ha trovato prove che i mammut lanosi e colombiani si sono incrociati occasionalmente.

La storia è iniziata oltre un milione di anni fa in Eurasia, dove viveva una grande specie, il  mammut delle steppe,  non così nota come il mammut lanoso. La maggior parte di quel che sappiamo dei mammut delle steppe proviene solo dalle ossa e non da carcasse con brandelli di tessuto molle. Nessuno sapeva se questi animali fossero adattati al freddo e si supponeva che i mammut delle steppe avessero prosperato durante i periodi interglaciali più caldi e che i mammut lanosi si fossero evoluti dai mammut delle steppe quando il ghiaccio si espanse su buona parte del pineta.

Ma i ricercatori hanno scoperto che i mammut delle steppe risalenti a milioni di anni fa avevano geni per produrre una spessa pelliccia e alcuni altri adattamenti fisiologici per la vita in habitat freddi, il che significa che i mammut lanosi hanno ereditato da loro molte delle loro caratteristiche. Il molare denominato mammut Adycha, di circa un milione di anni e simile a quello di un mammut delle steppe, contiene i marcatori genetici per questi tratti anche se il mammut ha vissuto centinaia di migliaia di anni prima dei lanosi. »Ciò che questa scoperta suggerisce – ha detto Dalén allo Smithsonian Magazine – è che molti dei tratti essenziali che hanno permesso ai mammut di popolare le regioni fredde si sono verificati molto prima, forse durante l’evoluzione del mammut delle steppe, nel loro  ipotizzato antenato circa 1,7 milioni di anni fa».

Anche se i ricercatori si aspettavano da tempo di riuscire a sequenziare un genoma vecchio di un milione di anni, essere riusciti a superare questo limite è molto importante, come spiega  Viviane Slon, paleogenetista dell’università di Tel Aviv, «C’è una differenza tra ciò che pensiamo sia possibile e dimostrarlo effettivamente».

Tom van der Valk, un bioinformatico dell’Uppsala Universitet  svedese, che ha guidato il team che ha lavorato sui denti di mammut che comprendeva i biologi evoluzionisti Patrícia Pečnerová e David Díez-del-Molino del Naturhistoriska riksmuseet , spera che questa scoperta incoraggerà altri laboratori: «E’ una barriera simbolica che spero possa ispirare e motivare altri team che hanno idee su sequenze temporali davvero profonde».

Dalén  conferma: «Oltrepassando la soglia del milione di anni, i ricercatori del DNA antico potrebbero essere in grado di accedere alle storie primigenie di altri mammiferi grandi e piccoli». Ora nel mirino del suo laboratorio  ci sono campioni molto antichi di buoi muschiati, alci e lemming trovati nel permafrost.

Ma il DNA mammut non rappresenta le più antiche informazioni biomolecolari provenienti dalla documentazione fossile. Nel 2016, i ricercatori hanno riportato sequenze proteiche da gusci d’uovo di struzzo di 3,8 milioni trovati in Tanzania e nel 2019 un altro team ha decodificato le proteine ​​da un dente di rinoceronte di 1,77 milioni di anni trovato in Georgia. Ma, come ricorda  Callaway, «Le sequenze proteiche tendono ad essere molto meno informative sull’ascendenza di un organismo rispetto al DNA. Ma le molecole proteiche sono molto più resistenti, quindi i ricercatori possono usarle per raccogliere informazioni da fossili molto antichi trovati in luoghi senza permafrost. I campioni di struzzo e rinoceronte provengono entrambi da siti archeologici famosi per i resti di ominidi».

I ricercatori dicono che «Le possibilità di trovare nel permafrost resti di milioni di anni fa di antichi parenti umani sono molto basse».  Ma Dalén pensa che «L’ambiente giusto, come una grotta profonda, potrebbe produrre campioni così antichi».

I primi resti di Neanderthal di una grotta spagnola datata 430.000 anni fa rappresentano il DNA più antico di un essere umano scoperto finora. Per Slon, «Trovare un ominide in un  tipo di contesto ideale per la conservazione come il permafrost, sarebbe un sogno».

Per quanto riguarda il probabile limite di età del DNA antico, Dalén conclude che è facile da determinare: «2,6 milioni di anni. Questo è il limite del permafrost. Prima di allora, faceva troppo caldo».