L’Università di Cambridge ha una solida storia accademica, con molte scoperte scientifiche al suo attivo. Per molti di noi, il pensiero di scoprire qualcosa di veramente rivoluzionario sembra impossibile o troppo lontano nel futuro per essere anche solo immaginato. Tuttavia, per la studentessa di Cambridge Bianca de Sanctis, un background in matematica e statistica l’ha portata piuttosto inaspettatamente a essere coinvolta in un progetto che ha capovolto il mondo della biologia evolutiva, anche prima di terminare i suoi studi di dottorato.
De Sanctis è stato contattato da ricercatori che stavano lavorando a un progetto presso la Formazione di Copenaghen in Groenlandia. Avevano raccolto frammenti di DNA ambientale (eDNA), che avevano potenzialmente fino a due milioni di anni, e avevano bisogno dell’aiuto di De Sanctis per analizzare la sequenza del DNA al fine di svelare i segreti del mondo preistorico.
Era “sbalordita” dalla qualità dei dati ottenuti dall’antico eDNA sequenziato, lungo solo millesimi di millimetro. Ma ciò che lo rendeva ancora più straordinario era che questo DNA era stato ricavato dall’ambiente, sopravvivendo agli elementi naturali ostili e ai potenziali danni e contaminazioni causati dalla pletora di forme di vita che in seguito invasero il paesaggio.
“Questi trofei di successo sono una testimonianza del duro lavoro profuso in questo progetto”
Questa gradita sorpresa ha fatto sì che de Sanctis potesse mappare i risultati su vaste librerie di DNA di migliaia di organismi diversi, aprendo una finestra unica sull’antico ecosistema che le ha permesso di determinare le specie presenti in questo sito due milioni di anni fa. Ha identificato correttamente la presenza di lepri, del mastodonte estinto e degli antenati di oche e renne, per citarne alcuni, dipingendo un quadro di un paesaggio meravigliosamente diversificato.
Per datare il DNA, de Sanctis ha utilizzato la tecnica dell'”orologio molecolare”, stimando i tempi di divergenza evolutiva relativa delle specie studiando l’accumulo di mutazioni neutre nel genoma.
La natura ridondante del DNA implica che in gran parte del genoma, i cambiamenti casuali nella sequenza che si accumulano nel tempo non influenzano la capacità di un organismo di sopravvivere e sono quindi indipendenti dalla selezione naturale. Pertanto, l’ipotesi che il tasso di acquisizione delle mutazioni del DNA sia in media costante per un lungo periodo costituisce la base per la datazione con “orologio molecolare”. I risultati di questa devono essere calibrati rispetto ai registri fossili con età nota poiché il metodo non fornisce tempi assoluti.
Il risultato è stato entusiasmante, innanzitutto perché il modesto frammento di eDNA che le era stato presentato aveva effettivamente più di 2 milioni di anni, come si sospettava. De Sanctis aveva appena aiutato ad analizzare un frammento di eDNA che è il più antico mai scoperto.
Sebbene questo possa sembrare il culmine di una serie di eventi molto fortunati, non è stato ovviamente un viaggio così facile nella realtà. Si è trattato di uno studio durato 16 anni che ha comportato molti fallimenti nell’estrazione di frammenti di eDNA dal sedimento, tanto che il sito ha adottato il nome di “maledizione della formazione di Copenaghen”.
Tuttavia, l’adsorbimento del codice genetico nei sedimenti potrebbe non essere la maledizione che il team vedeva, in realtà forse più una benedizione. Nuove ricerche hanno suggerito che in questo modo la struttura del DNA viene modificata e di conseguenza meno riconosciuta dagli enzimi di degradazione, aiutando il processo di conservazione.
In modo simile alle tribolazioni coinvolte nella purificazione dei frammenti di DNA, anche la stessa de Sanctis ha sperimentato battute d’arresto. Ha trascorso tre mesi lavorando duramente al progetto e dopo il primo giro di revisione paritaria, come spesso accade nel mondo dell’editoria scientifica, è stato necessario apportare modifiche prima che il suo lavoro potesse essere accettato. Le è stato chiesto di utilizzare un programma chiamato Bayesian Evolutionary Analysis by Sampling, a cui è stato dato l’acronimo piuttosto feroce di BEAST, per rianalizzare i suoi dati e ora di fronte ad altri tre mesi di duro lavoro, de Sanctis ha dovuto rapidamente prendere dimestichezza con questo nuovo software complicato.
Fortunatamente, la nuova serie di risultati ottenuti corrispondeva alle conclusioni che aveva tratto in precedenza e il documento presentato è stato accettato nella prestigiosa rivista Naturaoltre ad essere stato trattato da diverse fonti di informazione popolari in tutto il mondo. Questi trofei di successo sono una testimonianza del duro lavoro profuso in questo progetto.
Quando gli è stato chiesto perché questa scoperta sia così importante, de Sanctis ha detto che è entusiasmante che “si possa fare”. Ora sappiamo che è possibile sequenziare con precisione eDNA di così grande età in così piccole quantità, e datarlo con precisione. Sappiamo che è possibile usare queste tecniche per identificare la gamma di specie presenti entro una finestra di tempo antico, nonostante la “zuppa” genetica che è inevitabilmente presente dagli anni successivi di attività biologica nel sito.
Il futuro è entusiasmante: stiamo finalmente ricomponendo il puzzle che è l’antico mondo biologico, trovando e inserendo pezzi perduti lungo il cammino. Con l’aiuto di persone come Bianca, stiamo costruendo un albero evolutivo più complicato e intricato che mai.
