Tras la pista genética de los muiscas

Cómo era la diversidad genética de las bandas de cazadores y recolectores que poblaron hace más de 7.000 años lo que hoy se conoce como sabana de Bogotá? La respuesta depende de una poderosa herramienta de trabajo que se resume en dos palabras: extracción y amplificación.

Señales particulares

Luz Adriana Pérez y Freddy Rodríguez, candidatos a doctores en Antropología, dedican sus estudios al análisis de restos óseos, dentales y de tejidos de individuos que habitaron en Cundinamarca hace más de 10.000 años. Con ello esperan develar la composición genética y el linaje de cazadores, recolectores y primeros plantadores, muiscas tempranos y tardíos, en categorías individual, intragrupal e intergrupal.Los acompaña Helena Groot de Restrepo (centro), directora del Laboratorio de Genética Humana de la Universidad de los Andes.

Las dos técnicas, que se aplican en el Laboratorio de ADN Antiguo de la Universidad de los Andes, han permitido evidenciar entre los primeros muiscas, por ejemplo, una alta diversidad genética en épocas tempranas (7.000 antes del presente (A. P.) a 3.000 antes del presente).

Gracias a ello, se ha podido concluir, entre otros aspectos, que los matrimonios de los caciques fueron exogámicos y que muchas mujeres provenían de otras regiones.

Restos óseos, piezas dentales y tejido muscular de individuos ubicados en los hallazgos de Tibanica, Bonaca, Ubaté, Checua y Tequendama, entre otros, componen la muestra que sirve como insumo para investigaciones que reúnen el talento de los grupos de investigación en Biología Molecular y Arqueología.

Los resultados obtenidos pueden cambiar, de manera radical, la forma como se ha contado la historia genética de nuestros ancestros, dice Freddy Rodríguez, candidato a doctor en Antropología, dedicado a estudiar a los muiscas en el Laboratorio de ADN Antiguo.

El Laboratorio de ADN Antiguo

Qué es: Tiene la apariencia de un sencillo laboratorio clínico de 40 metros cuadrados, divididos en cuatro segmentos, separados a su vez por compuertas y escotillas rectangulares que parecen blindadas. En los mesones reposan microscopios, láminas de vidrio, una cabina para luz ultravioleta.

Para qué sirve: Analizar e interpretar muestras de interés histórico que datan de 12.000 a 3.000 años de antigüedad.

Qué hace: Se trabaja en la obtención de muestras de ADN antiguo en un proceso paso a paso, así:

1. Limpieza

Los restos óseos de seres humanos, con evidentes signos de desgaste y deterioro, ingresan al laboratorio en bolsas plásticas estériles. La limpieza mecánica la realizan los investigadores que visten trajes de material poliexpandible para no contaminar las muestras.

El objetivo es eliminar los contaminantes gruesos del suelo y otros componentes genéticos. Utilizan una herramienta, muy común en ferreterías y almacenes para el constructor, conocida como mototool, parecida a una pulidora, con la que se remueve el periostio, tejido que cubre la parte externa del hueso, que ha estado en contacto directo con el ambiente.

Liberado del periostio, el hueso se expone entre 15 y 30 minutos a la luz ultravioleta para eliminar otros contaminantes. Paralelamente se le hacen unas pequeñas incisiones a partir de las cuales se realizan los análisis histológicos que ayudan a establecer qué tan íntegro está el tejido óseo. El resultado permite saber la cantidad y calidad de ADN que se puede obtener.

2. Pulverización

Las incisiones ya hechas ayudan a extraer polvillo de hueso. Para este procedimiento se utiliza una pequeña fresa —similar a la odontológica— para perforar una reducida área del hueso. El resultado: microscópicas partículas de polvo. Mientras el hueso es perforado se envuelve en papel aluminio para protegerlo de cualquier contaminante.

La muestra, pulverizada, va a un tubo Eppendorf, un contenedor de plástico, cilíndrico y delgado de 2,5 centímetros, con capacidad para 1,5 mililitros. En él se depositan 100 miligramos de polvillo de hueso. El tubo va de nuevo a una bolsa plástica para la siguiente estación de trabajo.

3. Extracción

La bolsa que contiene el tubo ingresa a un pequeño compartimento del laboratorio por una ventanilla de seguridad. En esta estación, la labor consiste en hacer más asequible la muestra, es decir, romper las partículas capturadas en el polvo y liberar al ADN de su matriz ósea.

Para lograr esa división se utilizan enzimas y químicos que atrapan el calcio y demás compuestos minerales del hueso y liberan el ADN. Un segundo filtro despoja al ADN de compuestos orgánicos como proteínas y lípidos.

4. PrePCR

Una vez purificado al máximo, el ADN queda disuelto en una solución acuosa que de nuevo se dispone en un tubo Eppendorf. El resultado son 50 microlitros de la sustancia, cantidad similar a una gota de agua, que se reserva para salir del Laboratorio de ADN Antiguo y un día después se lleva al Laboratorio de Genética Humana, también en Los Andes.La muestra se transporta en una bolsa hermética. 

La solución acuosa está lista para ser sometida a PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa, por sus siglas en inglés), técnica de biología molecular muy efectiva en amplificación de ADN.

El proceso es necesario porque las moléculas de ADN antiguo son escasas y presentan altos niveles de degradación y para analizarlas con certeza se necesitan varias réplicas de un mismo fragmento.

5. PosPCR y secuenciación

En el Laboratorio de Genética Humana, el ADN, de dimensiones macromoleculares, sale del tubo y es marcado con polimerasa, una enzima de alta fidelidad que copia el fragmento millones de veces.

Generalmente en los laboratorios de genética se trabaja con resultados de 20, 25 o 50 nanogramos por microlitro de nuestra; en este caso, el resultado, luego de la ampliación, es de 10 nanogramos (un nanogramo es la milmillonésima parte de un gramo) y a veces menos.

Esta multiplicación ocurre en el Laboratorio Genética Humana, donde también hay estrictos controles para evitar que las moléculas multiplicadas se contaminen. Por eso, el procedimiento no se cumple en una misma jornada.

Los científicos que trabajan un día en el Laboratorio de ADN Antiguo, no pueden hacerlo ese mismo día en el de Genética Humana. Para efectuar la secuenciación o determinar el orden de los nucleótidos de manera sucesiva, el ADN ha sido sometido a un proceso denominado electroforesis, técnica para separar moléculas disueltas cuando se exponen a un campo eléctrico.

En términos más elementales es como tener una matriz, una especie de gel con forma de red molecular, en la que circulan los fragmentos de diferentes tamaños de ADN. Los pedazos más pequeños pasarán más fácil por el enmallado, los más grandes serán atrapados. Las partículas en la red molecular quedan organizadas por grupos de ciertas características o marcadores genéticos. En ese momento la muestra está dispuesta para la secuenciación, es decir, para la lectura de la secuencia de ADN.

Esos marcadores permiten agrupar a los individuos por linajes, por ejemplo.

El hallazgo de Tibanica

La pieza que faltaba

—¿Cuántos metros necesita? —me preguntó Carl Langebaek cuando le propuse la construcción de un Laboratorio de ADN Antiguo en la Universidad.Así recuerda Helena Groot, directora del Laboratorio de Genética Humana de Los Andes, los días en que emprendió la tarea de darle un nuevo aliento a las investigaciones sobre genética en Los Andes. Era 2009. Le asignaron 40 metros cuadrados del nuevo Edificio Franco.

Las obras de construcción del bloque de salones y oficinas comenzaron en 2010 y el laboratorio, con las especificaciones y protocolos que Groot sugirió, quedó listo casi tres años después.Desde entonces, los grupos de investigación en Biología Molecular que dirige Groot y de Arqueología, que coordina Carl Langebaek, vicerrector de Asuntos Académicos, han consolidado proyectos que tienen como punto de partida los hallazgos arqueológicos en la sabana de Bogotá y que buscan determinar, inicialmente, aspectos genéticos y poblacionales de las comunidades tempranas en el centro del país, especialmente en Tibanica, entre Bosa y Soacha. Además de permitir un trabajo interdisciplinario, el Laboratorio de ADN Antiguo ayuda en el entrenamiento de antropólogos, médicos forenses y genetistas de otras universidades que han utilizado sus instalaciones. “La idea es que sea sostenible, que adquiera una estructura administrativa y que con el tiempo surjan nuevos laboratorios como el de genética forense, por ejemplo, para prestar un servicio al país”, puntualiza Groot.

Parte de los restos analizados en el Laboratorio de ADN Antiguo corresponden a los hallazgos en Tibanica, zona ubicada entre Soacha, municipio de Cundinamarca, y en Bosa, localidad en el sur de Bogotá. Son restos de individuos clasificados en el periodo Muisca Tardío (1.200 d.C. y 1.600 d.C.), que fueron encontrados en 2007. Allí se han excavado 2,8 hectáreas de terreno y se han hallado 753 individuos en 586 tumbas.

“Las excavaciones llevadas a cabo en ese lugar corresponden a una porción de una aldea circular de la cual hay evidencias de actividades cotidianas, incluyendo plantas de vivienda, y cerca de 650 entierros, la mayor parte de los cuales está aún en proceso de análisis, tanto desde el punto de vista de la antropología biológica como de sus ajuares”.

Así se indica en el documento “Condiciones de vida y jerarquías sociales en el norte de Suramérica: el caso de la población muisca en Tibanica, Soacha”, publicado por la Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal (Readlyc.org), elaborado por Carl Henrik Langebaek, vicerrector de Asuntos Académicos de la Universidad de los Andes, y las investigadoras Marcela Bernal, Lucero Aristizábal, María Antonieta Corcione, Camilo Rojas y Tatiana Santa.

“En genética de los muiscas obtuvimos el perfil mitocondrial (las variaciones genéticas de una región del ADN mitocondrial), de más de 70 individuos de este entierro, lo cual representa uno de los trabajos más grandes que se haya realizado en genética para una población de este tipo en Colombia”, explicó Luz Adriana Pérez, estudiante del doctorado en Antropología y quien ha analizado los restos de los muiscas de Tibanica en el Laboratorio de ADN Antiguo.

“El análisis de estos perfiles nos habla de una población muy diversa, probablemente asociados a las costumbres exogámicas que tenían en los matrimonios muiscas: el hombre se quedaba en su lugar de residencia y la mujer se desplazaba de otras regiones para formar familia.

“Al analizar personas que fueron enterradas con elementos de prestigio, como es el caso de los adornos de oro, no evidenciamos un linaje o grupo materno particular asociado a estos individuos. Esto quiere decir que para el caso de Tibanica existían varias familias con capacidad adquisitiva suficiente para poseer estos elementos”