El permafrost (traducido libremente como “permanentemente congelado”) es un suelo que está por debajo de 0 ºC durante dos o más años. Ocupa enormes extensiones, incluyendo una cuarta parte del terreno expuesto en el Hemisferio Norte, especialmente en Siberia, Alaska y Canadá.

El permafrost, con sus cientos de metros de espesor, es también el principal reservorio natural de material biológico mantenido a bajas temperaturas y cobija una amplia variedad de microbios anaerobios y aerobios, bacterias formadoras y no formadoras de esporas, cianobacterias y algas verdes, levaduras, actinomicetos, micromicetos y protozoos. La vida sobrevive bajo esas condiciones extremas desde hace milenios.

Un equipo de biólogos dirigido por David Gilichinsky del Instituto de Biofísica Celular y del Instituto de Problemas Biológicos y Fisicoquímicos de la Edafología de la Academia rusa de Ciencias han sido capaces de “revivir” una planta de la especie Silene stenophylla a partir de muestras enterradas en el permafrost desde el Pleistoceno tardío. Silene es una planta herbácea perenne de la familia de las cariofiláceas que en la actualidad crece en la tundra del extremo oriental de Siberia y en las montañas de las islas más septentrionales del archipiélago japonés. Es una de las pocas especies beringias, las de la zona terrestre que existió entre Siberia y Alaska, que no se establecieron en el norte de América.

La muestra de material vegetal se obtuvo en un sedimento congelado en Zelyony Mys, Stanchikovsky Yar y Duvanny Yar localidades cercanas al río Kolyma, en el nordeste de Siberia, un nombre recordado porque en esa región desolada se encontraban las minas donde fueron enviados cientos de miles de disidentes en la etapa estalinista de la Unión Soviética. Solzhenitsyn, en su obra “El Archipiélago Gulag” llamó a Kolyma “el polo del frío y la crueldad”.

El grupo de Gilichinsky recuperó tejidos vegetales a partir de almacenes de comida excavados en el suelo por ardillas de la especie Urocitellus parryii (me hacen pensar en Scrat de “La edad del hielo”). Estos depósitos se habían mantenido sin tocar durante milenios y a una temperatura en torno a los -7 ºC. Los depósitos de comida se encontraban entre 20 y 40 metros por debajo de la superficie actual del suelo. En condiciones normales, las ardillas habrían aprovechado sus despensas en el invierno pero una inundación o algún otro suceso climatológico hizo que aquella zona quedase intacta y no se haya deshelado desde entonces. Se han utilizado más de setenta depósitos similares y el muestreo paleobiológico ha recuperado  en alguna de estas despensas más de 600.000 frutos y semillas. Puesto que las ardillas entierran esos frutos y semillas en el límite del permafrost, se congelan casi inmediatamente. Posteriormente, el agua se iría congelando desde la base y toda la despensa quedó incluida en un bloque de hielo.

Al principio los investigadores intentaron germinar semillas maduras recuperadas de los frutos. Tras no tener éxito, lo intentaron con el tejido placental del fruto a partir del cual consiguieron crecer 36 ejemplares. Se considera el ejemplo más extraordinario hasta el momento de longevidad en material biológico de angiospermas. Para ello, los científicos trataron los tejidos placentares con técnicas de cultivo in vitro y luego de micropropagación clonal y consiguieron que las células vegetales reiniciaran la división y finalmente dieran lugar a una planta viable que produjo flores y frutos. Ello implica la conservación del ADN y la maquinaria celular durante más de treinta milenios.

El récord anterior se había conseguido con semillas de palmeras datileras (Phoenix dactylifera) de hace unos 2.000 años y del loto sagrado (Nelumbo nucifera) de hace unos 1.200 años. El análisis cronológico con carbono 14 ha estimado que las ardillas enterraron estas semillas y frutos hace unos 31.800 años (±300). Un riesgo de estos estudios es que un depósito supuestamente antiguo hubiera sido contaminado con muestras biológicas recientes pero el equipo de investigación realizó toda una serie de controles que permiten afirmar, con una seguridad razonable, que las muestras provenían de un depósito que no había sido alterado

Durante el crecimiento vegetativo las plantas “antiguas” y las actuales eran indistinguibles. Cuando florecieron se vio que los pétalos de las plantas actuales eran más anchos y más hendidos. Además todas las flores de las plantas actuales eran bisexuales mientras que en las plantas antiguas, las dos o tres flores primarias eran exclusivamente femeninas y luego se formaban flores bisexuales. Otra diferencia fue que el nivel de germinación de las semillas recogidas de las plantas antiguas recuperadas fue del 100% mientras que en el caso de las plantas actuales, que se usaban como control, fue del 86-90%.

Un tema importante es que el ADN se daña por la exposición a la radiación gamma procedente de la radiactividad natural de nuestro planeta. En el caso de los frutos de loto de 1.300 años de antigüedad hallados en el este de China, la radiación se estimó en torno a 3 Gy. En el caso de los frutos de Silene del estudio ruso, la dosis de radiación gamma acumulada entre los 28.000 y los 32.000 años que correspondías a las muestras obtenidas se ha calculado en torno a los 70 Gy. Sería la máxima dosis que sepamos hasta el momento que aún permitiría que los tejidos sean viables y las semillas puedan germinar.

El éxito con el tejido placental (esa parte central de un pimiento o un tomate, a donde se conectan las semillas) se puede deber a distintos factores. La placenta interviene en la regulación y el trasporte de sustancias nutritivas sintetizada por sus propios tejidos y por otras partes de la planta para fortalecer las semillas y llenarlas de material de reserva). También puede ser clave la presencia de una alta cantidad de sacarosa que es un excelente elemento crioprotector así como la presencia de compuestos fenólicos que actúan en la placenta como factor morfogénico, que se acumulan a bajas temperaturas (similares a las condiciones del Pleistoceno tardío) y que también son crioprotectores. El tejido placentario bien preservado solo se veía en frutos con el pericarpo intacto y todavía cerrados herméticamente. Eso es algo típico de un estadio inmaduro y es que además los tejidos inmaduros tienen también mayor capacidad de regenerar que los tejidos y órganos maduros.

Este estudio es importante por tres motivos:

1. Nos ayuda a entender la microevolución de las plantas en los últimos milenios, desde la última glaciación.
2. Nos da esperanzas de que alguna vez podamos resucitar especies extintas a partir de sus restos biológicos. El permafrost sería un auténtico reservorio de la vida preexistente, incluidas especies que hayan desaparecido
3. Nos indica de que además de la semilla, las técnicas modernas de clonación permiten obtener ejemplares fructíferos a partir de otros tejidos vegetales antiguos además de las propias semillas.

Uno de los problemas del calentamiento global es el deshielo del permafrost. Aparte de la catástrofe que sería la liberación del CO2 que tiene atrapado, por un lado, podemos pensar que perderemos en las próximas décadas un repositorio biológico que se ha conservado durante milenios y por otro, que alguna de las semillas congeladas podrán deshelarse, germinar y dar lugar a una nueva flora, o mejor a una “nueva vieja” flora. Por otro lado, en la misma capa del permafrost de los frutos de Silene están los restos de la fauna de la época: bisontes, ciervos, caballos, rinocerontes lanudos, ardillas y mamuts. Vamos, todos los amigos de “La edad del hielo”.

Para leer más

• Ravilious K. (2012) Plant blooms after 30,000 years in permafrost. New Scientist 20 de febrero
• Yashina S, Gubin S, Maksimovich S, Yashina A, Gakhova E, Gilichinsky D. (2012) Regeneration of whole fertile plants from 30,000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost. Proc Natl Acad Sci U S A. 109(10): 4008-4013.