Quan era estudiant de doctorat en la Universitat de Copenhaguen era un do ningú. Almenys, així ho semblava l'incipient genetista evolutiu, que no va poder posar les mans en un dels pocs fòssils cobejats que encara podrien contindre rastres d'ADN antic.

Però la frustració es va convertir en inspiració un dia de tardor de l'any 2000, quan va veure a un gos deixant caca matutina en el sòl. Els excrements contenen ADN, va pensar, i potser, fins i tot després que la pluja els llava, una mica d'ADN puga quedar. I si es manté, el material genètic d'animals morts fa molt temps podria persistir en l'entorn. Això significaria que podria aprendre alguna cosa sobre eixes criatures, fins i tot sense accedir a exemplars inavaluables de museu.

La idea de Willerslev va ser ridiculitzada pels seus professors en aquell moment. "Mai he sentit res tan estúpid com això", recorda que un d'ells va comentar. Però el seu pressentiment va donar fruits increïbles. En un article de 2003 en *Science, va demostrar que l'ADN de plantes i animals podia recuperar-se d'un nucli de permafrost siberià que es remuntava a 400.000 años1.

Fins i tot en les temperatures més càlides d'una cova neozelandesa, Willerslev va identificar ADN de l'extint *moa semblança a un emú (Euryapteryx curtus) en sediments de fa 600 anys. Va ser la primera vegada que els investigadors van utilitzar sol sediments per a identificar organismes complexos morts fa molt temps.

Dos dècades després, l'estudi de l'ADN antic a partir de sediments ha madurat fins a convertir-se en una de les ferramentes més emocionants per a estudiar el passat, segons investigadors. L'interés per l'ADN del sòl va augmentar fa quasi deu anys, quan els científics van descobrir que l'ADN humà també podia aïllar-se de sediments antics. Laboratoris que abans se centraven en extraure material genètic de fòssils valuosos ara estan centrant la seua atenció en la terra. Els arqueòlegs també estan reexaminant el sòl arreplegat fa dècades, desitjosos de descobrir més sobre el passat utilitzant esta tecnologia moderna.

La complexa història arxivada en sediments està madura per a ser explorada, diu Willerslev. I és vasta. En 2022, el seu equip va extraure fragments d'ADN de sediments de permafrost de dos milions d'anys en l'extrem nord de Groenlàndia, el material genètic més antic d'este tipus fins a la fecha. "És un enorme oceà blau nou" de possibilitats, diu Willerslev. "Tens humans, tens animals, tens plantes, tens tot el maleït ecosistema."

"És realment increïble la quantitat d'informació molecular que hi ha en els sediments", diu Matthias Meyer, biòleg molecular de l'Institut Max Planck d'Antropologia Evolutiva a Leipzig, Alemanya. "Crec que realment estem rascant la punta de l'iceberg quant al que és possible", diu.

Segons Willerslev, si un jaciment té restes fòssils podria tornar-se irrellevant. "La meua expectativa seria que quasi puguem deixar caure els ossos", diu, "i simplement caure en la terra."

L'ADN sedimentari ha sigut especialment influent en l'estudi dels antics humans, revelant pistes importants sobre els primers membres de la nostra pròpia espècie, així com sobre els neandertals (Homo neanderthalensis) i els misteriosos denisovanos, dels quals s'han trobat molt pocs ossos.
"Sense ADN de sediments", diu Pere Gelabert, genetista de poblacions de la Universitat de Viena, descobrir eixes pistes "seria impossible".

Però fins i tot quan les troballes pioneres sobre este nou tipus d'evidència acaparen titulars, alguns investigadors demanen precaució sobre si s'està prestant suficient cura per a garantir que els resultats siguen fiables.

Encertant en el punt d'or

Durant 14 anys, l'ADN sedimentari antic —també conegut com sedaADN— va romandre en l'àmbit dels paleoecólogos que van reconstruir com era la vida en la Terra utilitzant nuclis de llacs i mostres de permafrost. Però un moment decisiu per al camp va arribar en 2017, quan els científics van identificar amb èxit ADN pertanyent a humans antics en sòls de l'era glacial.

"Quan tens una història sobre humans, ací és on aconseguixes que la gent [s'interesse]", diu Diyendo Massilani, paleogenetista de la Facultat de Medicina de Yale en New Haven, Connecticut, que no va participar en l'estudi de 2017. Com a algú trobava ADN humà, diu, "llavors tots deien: 'fem sediments per a tot'".

El problema és que l'ADN humà antic en el sòl és extremadament rar en comparació amb l'ADN de microorganismes del sòl i altres faunes. Per a augmentar les seues probabilitats de trobar ADN humà en mostres, investigadors de l'Institut Max Planck d'Antropologia Evolutiva —inclòs el fundador guardonat amb el Nobel de la paleogenómica, Svante Pääbo— van desenrotllar sondes que capturen seqüències humanes de forma selectiva.

L'estudi va trobar ADN humà en llocs on no s'han descobert fòssils humans. Això ha posat de manifest el potencial de sedaDNA per a ampliar el registre fòssil. En la cova *Trou Al'*Wesse a Bèlgica, per exemple, els resultats de sedaDNA van confirmar una sospita de llarga duració —basada en ferramentes de pedra característiques— que els neandertals havien ocupat el lloc. En la cova Denisova, a Sibèria, els investigadors van trobar ADN tant de neandertals com d'una línia germana, els denisovanos, que va rebre el seu nom de la cova.

Part de l'ADN va aparéixer en capes sense fòssils. En un estudi més extens d'aproximadament 700 espècimens de sediment de permafrost de la cova Denisova, una mostra d'una capa profunda va indicar que els neandertals havien arribat al jaciment fa 170.000 anys, és a dir, 30.000 anys abans del que suggerien les proves fóssils. I encara que fins ara no s'han trobat ossos, *sedaDNA situa a humans moderns primerencs en la cova de fa uns 45.000 anys.

L'ADN també situa als neandertals en una capa que conté un tipus de ferramenta de pedra, i als denisovanos en una capa separada amb un altre tipus, vinculant a cada un amb el seu possible creador. Eixa connexió sol ser difícil d'establir d'una altra manera. Meyer i altres són optimistes que l'ADN antic podria algun dia identificar als creadors de ferramentes en altres jaciments, i fins i tot als artistes responsables de les pintures rupestres.

L'ADN sedimentari també ha ajudat a resoldre un misteri sobre una cova en l'altiplà tibetà, a quasi 3.000 quilòmetres al sud-est de la cova Denisova. En 1980, un monjo va descobrir una antiga mandíbula en este lloc — anomenada la Cova Karstica de Baishiya. En 2019, Qiaomei Fu, paleogenetista de l'Institut de Paleontologia de Vertebrats i Paleoantropologia de Pequín, i els seus col·legues van informar sobre l'ús pioner de proteïnes antigues, revelant que la mandíbula de 160.000 anys pertanyia a un denisovano5.

No obstant això, l'enfocament era nou i hi havia dubtes sobre la procedència de l'os de la mandíbula, ja que havia sigut retirada de la cova feia molt de temps. En 2020, Fu va trobar ADN denisovano en els sediments de la cova, confirmant que estos homínids havien ocupat el jaciment en el seu moment. Va ser la primera prova irrefutable que els pobles arcaics van viure fora de Siberia.

Passe a l'energia nuclear

Tant Meyer com Fu van usar 'hams moleculars' dissenyats per a recuperar ADN humà de mitocondris, els diminuts generadors d'energia en les cèl·lules. Amb milers de còpies per cèl·lula, l'ADN mitocondrial (mtDNA) és més abundant —i més fàcil de trobar— que l'ADN nuclear. No obstant això, la grandària del genoma nuclear —tres mil milions de lletres enfront de només 16.000 per al ADNmt— i la seua herència dels dos progenitors ho fan millor per a discernir com les poblacions humanes passades es van dividir i intermezclar al llarg de la història.

La informació que podria proporcionar l'ADN nuclear va intrigar al genetista de poblacions Benjamin Vernot, que també treballa en l'institut Max Planck a Leipzig. Es va preguntar si podria extraure ADN nuclear d'algunes de les mostres que han produït ADNmt.

Per a això, Vernot va dissenyar un conjunt de 1,6 milions de sondes per a seqüències disperses pel genoma humà. Estos s'unien a seqüències de neandertals, denisovanos i humans moderns primerencs. També detectarien l'ADN d'humans antics que la seua genètica és desconeguda. "Sempre existix la possibilitat que hi haja ADN de Homo erectus en la teua mostra", diu. "Volíem estar preparats per si de cas."

Les sondes van extraure amb èxit seqüències nuclears de la terra, però el major desafiament era extraure significat de les dades escasses. "Les nostres millors mostres de sediment continuaven sent realment, realment dolentes", diu Vernot. De les 1,6 milions de sondes genòmiques, bones mostres contenien seqüències per a només 10.000.

Vernot va tardar uns huit mesos a desenrotllar mètodes computacionals que pogueren manejar dades tan escasos. Utilitzant estos mètodes, Vernot va recórrer a sediments de la Galeria de les Estàtues, una cova en el nord d'Espanya on les excavacions havien descobert un únic os del peu neandertal i ferramentes de pedra característiques, però cap informació genètica.

A partir de les dades de ADNmt, Vernot va poder distingir dos poblacions neandertals distintes, una de les quals va reemplaçar completament a l'altra fa uns 100.000 anys. Però a partir de l'ADN nuclear, va poder distingir quines mostres eren d'un sol home o dona, i quins contenien una mescla d'ADN de diversos individus.

NATURE