Reservorios animales de zoonosis en la temprana época

La científica principal Anne Kathrine W. Runge extrae ADN en la sala limpia del Instituto Max Planck de Biología de la Infección para evitar la contaminación del ADN raro de restos arqueológicos de animales. © Christian Denkhaus / Instituto Max Planck de Biología de la Infección

Restos animales, que se examinan en el Instituto Arqueológico Alemán en lesiones paleopatológicas. © Anne K. W. Runge / Instituto Max-Planck de Biología de la Infección

El estudio investiga agentes patógenos zoonóticos en la Edad de Bronce eurasiática, una época de migraciones intensas e introducción de la ganadería, que favoreció la transmisión de patógenos animales a los humanos. Un equipo internacional analizó 346 muestras (preferentemente de animales domesticados) de 34 yacimientos arqueológicos. Principalmente se examinaron huesos con lesiones paleopatológicas y dientes para detectar huellas de infecciones tempranas mediante ADN. Con métodos sensibles, los investigadores identificaron agentes como Streptococcus lutetiensis y Erysipelothrix rhusiopathiae, confirmando así el origen prehistórico de infecciones zoonóticas.

– Contexto: Muchas enfermedades humanas son zoonóticas. Durante la Edad de Bronce eurasiática (que comenzó hace unos 5.000 años), las personas experimentaron grandes movimientos migratorios y la introducción de la ganadería, lo que probablemente facilitó la transmisión de agentes patógenos de animales a humanos. Sin embargo, hasta ahora, el ADN de agentes tempranos extraído de restos animales ha sido poco investigado y presenta desafíos técnicos.
– Diseño del estudio: Un equipo internacional e interdisciplinario identificó 346 muestras de animales principalmente domesticados en 34 yacimientos en Eurasia, muchos de la Edad de Bronce, para analizar la presencia de ADN de agentes patógenos antiguos.
– Muestreo dirigido: Para aumentar la tasa de detección, se centraron principalmente en huesos con lesiones paleopatológicas que indicaban infecciones previas (215 huesos, de los cuales 188 tenían lesiones), además de incluir 131 dientes para captar ADN de infecciones sistémicas que permanecieron en la pulpa dental.
– Metodología y resultados: La extracción de ADN antiguo en condiciones de sala limpia y un análisis computarizado sensible revelaron varias firmas de agentes zoonóticos. Dos agentes (Streptococcus lutetiensis, Erysipelothrix rhusiopathiae) mostraron fragmentos suficientes para un análisis comparativo, confirmando la autenticidad histórica.
– Implicaciones: La priorización basada en lesiones llevó a un mayor número de resultados positivos y ofrece una estrategia rentable, aunque la muestreo de diferentes elementos es crucial. El estudio proporciona una prueba de concepto para el uso de ADN antiguo zooarqueológico en el rastreo de reservorios, dispersión y mecanismos de transmisión de zoonosis prehistóricas.

Un camino inexplorado – ADN de agentes tempranos en el archivo zooarqueológico

La mayoría de las enfermedades infecciosas actuales en humanos tienen un origen zoonótico, es decir, que se transmitieron de animales a humanos. Diversas evidencias sugieren que la Edad de Bronce en Eurasia, que comenzó hace unos 5.000 años, fue un período decisivo en el que surgieron muchas zoonosis que persisten hasta hoy. Anne Kathrine W. Runge, autora principal del estudio, explica: “La Edad de Bronce estuvo marcada por grandes migraciones y, lo que es especialmente importante, por la introducción generalizada de la ganadería, un modo de vida basado en animales domesticados. Aunque existe la hipótesis de que esto pudo haber allanado el camino para la aparición de zoonosis, hasta ahora faltan estudios sobre el ADN de agentes antiguos en restos animales.”

La reconstrucción de genomas de agentes antiguos a partir de restos animales — los hallazgos zooarqueológicos — enfrenta desafíos adicionales en comparación con la reconstrucción más establecida de genomas de agentes antiguos a partir de restos humanos. “En la prehistoria, la mayoría de los animales fueron sacrificados cuando aún estaban sanos; los animales sacrificados se cocinaban y los restos descartados estaban más expuestos al medio ambiente, lo que en general reduce la probabilidad de identificar ADN de agentes”, explica Felix M. Key, líder del grupo de investigación en el Instituto Max Planck de Biología de la Infección y autor principal del estudio. “Sin embargo”, añade, “la reconstrucción de patógenos antiguos a partir de hallazgos zooarqueológicos tiene un potencial único para esclarecer los reservorios de zoonosis prehistóricas, su dispersión geográfica y los mecanismos genéticos que favorecieron su paso a los humanos.”

Un equipo internacional e interdisciplinario ha abordado la posibilidad de identificar ADN de agentes antiguos a partir de hallazgos zooarqueológicos. En un estudio publicado en la revista Nature Communications, los autores analizaron 346 muestras de animales mayormente domesticados en 34 sitios arqueológicos en Eurasia, muchos de ellos de la Edad de Bronce, en busca de ADN de agentes patógenos antiguos.

Lesiones paleopatológicas para priorizar la toma de muestras

La obtención de ADN antiguo es costosa, y el análisis se ve dificultado por muestras arqueológicas sin firma de ADN de agentes patógenos, un aspecto que probablemente pesa aún más en las muestras animales. En este estudio, se seleccionó principalmente material esquelético de animales domesticados de sitios en Eurasia, incluyendo Polonia, Alemania, Chequia, Rumanía y Uzbekistán, para evaluar si era posible obtener ADN de agentes zoonóticos de restos animales prehistóricos. Para hacer el cribado más dirigido, se eligieron muestras con signos de enfermedades y traumatismos, las llamadas lesiones paleopatológicas. “He examinado cientos de muestras para identificar focos potenciales de infección, visibles como lesiones, y así aumentar las probabilidades de obtener ADN antiguo de agentes zoonóticos”, destaca Kamilla Pawłowska, experta en paleopatología en la Universidad Adam Mickiewicz de Poznań y autora principal del estudio. Añade: “Entre otras cosas, encontré lesiones inflamatorias y traumáticas, lo cual fue crucial para mantener la viabilidad de la investigación molecular.” En total, se seleccionaron 215 elementos esqueléticos para análisis, de los cuales 188 presentaban lesiones. Además, dado que la pulpa dental es una fuente conocida de ADN antiguo de agentes sistémicos que a menudo no dejan lesiones paleopatológicas, se eligieron adicionalmente 131 dientes para analizar ADN de agentes antiguos.

Identificación y autenticación del ADN de agentes

Tras las tareas de archivo, todas las muestras seleccionadas fueron llevadas a un laboratorio de sala limpia en el Instituto Max Planck de Biología de la Infección para su análisis molecular. “La extracción de ADN antiguo de elementos esqueléticos requiere un ambiente controlado y protección personal — una medida cuidadosa para minimizar el riesgo de contaminación con ADN moderno”, explica la experta en ADN antiguo, Anne Kathrine W. Runge. Tras secuenciar el ADN extraído de cada muestra, los datos genéticos se analizaron mediante un método computarizado previamente desarrollado y altamente sensible para detectar huellas de ADN de agentes antiguos. “Nos sorprendió encontrar firmas de ADN de muchos agentes zoonóticos diferentes, aunque la cantidad de ADN antiguo generalmente no fue suficiente para reconstruir un genoma completo y compararlo en detalle con la diversidad de los mismos agentes en ganado y humanos modernos”, comenta Ian Light-Maka, coautor y bioinformático. Sin embargo, dos agentes zoonóticos, Streptococcus lutetiensis, que causa mastitis, y Erysipelothrix rhusiopathiae, que provoca infecciones cutáneas, mostraron fragmentos de ADN antiguos suficientes para un análisis. “Las relaciones filogenéticas derivadas confirman la autenticidad histórica y apoyan la posibilidad de identificar genomas de patógenos prehistóricos a partir de restos animales”, añade Light-Maka.

De las muestras que dieron positivo en la detección de ADN patógeno, la mayoría mostró lesiones patológicas identificadas. “Que principalmente las muestras positivas presentaran lesiones relacionadas con infecciones confirma nuestro esquema de priorización y ayuda en futuras investigaciones a seleccionar muestras apropiadas, incluso con limitaciones económicas. Sin embargo, es importante analizar diferentes partes del esqueleto, ya que la biología de los agentes varía y muchos, como en las infecciones sanguíneas, podrían identificarse mejor en otros elementos del sistema esquelético, como los dientes”, enfatiza Kamilla Pawłowska. Todos los autores destacan que este estudio demuestra la importancia de las investigaciones paleopatológicas en animales y respalda un enfoque multidisciplinar para reconstruir la salud en el pasado.

Los futuros trabajos sobre genomas de patógenos antiguos, reconstruidos a partir de restos animales y humanos, prometen una mejor comprensión del origen de las zoonosis actuales. Ante la gran cantidad de colecciones de restos animales aún sin explorar para estudios de agentes patógenos, Felix M. Key resume: “Dado que la tendencia en la genómica de agentes antiguos se inclina hacia especies no humanas, nuestro estudio aporta una contribución importante en este campo emergente para comprender mejor el origen de las enfermedades infecciosas humanas.”