Ruski znanstveniki prebudili 42 tisoč let stare črve, zamrznjene v permafrostu

Novica o tem, da so ruski znanstveniki »odtalili« starodavne nematode (gliste) iz sibirskega permafrosta, je prvič odjeknila leta 2018. Takoj zatem so se pojavili članki v mnogih ruskih in tujih znanstvenih revijah. Pred kratkim pa se je nekdo ponovno spomnil teh črvov in zgodba je postala viralna.

V vsem tem času so bile nematode pod nadzorom znanstvenikov, nenazadnje je odkritje pomenilo revolucionaren preboj na področju kriobioze in biologije. Nematode in drugi mikroskopski nevretenčarji kot npr. kotačniki ali počasniki (tardigradi) so znani po svoji trdoživosti in lahko preživijo mnogo časa v izsušenem ali zamrznjenem stanju in nato ponovno »oživijo«.

»A tudi njihov rekord preživetja v stanju kriptobioze (začasne neaktivnosti presnove, op. prev.) je bil med 30 in 40 let,« pravi Anastasija Šatilovič, višja raziskovalka z Inštituta za fizikalne, kemijske in biološke probleme v pedologiji pri Ruski akademiji znanosti (RAN). Prav ona je, skupaj z medinstitucionalno skupino znanstvenikov, tudi preučevala starodavne črve.

Popolno naključje

Šatilovič in njeni kolegi sprva v večnem ledu niso iskali nematod. Preučevali so kolonije protistov (enoceličnih evkariontskih organizmov), ki so preživeli več tisoč let, zamrznjeni v sedimentih permafrosta v Jakutiji. Za enoceličarje več tisočletno (ali celo več milijonov let trajajoče) preživetje v ledu ni nič nenavadnega. Leta 2000 so znanstveniki v solnih kristalih npr. našli in obudili bakterijske spore, stare kar 250 milijonov let.

Pred tem so znanstveniki Znanstvenega centra Puščino uspeli vzgojiti rastlino iz celic, najdenih v semenih, ki so bila v ledu zamrznjena več kot 30.000 let. Nihče pa si ni upal pomisliti, da bo mogoče na podoben način obuditi večcelične organizme.

»Pred tem še nikoli nismo uspeli najti večceličnih živali, ki bi preživele tako dolgotrajno kriobiozo. Po golem naključju smo nato v vzorcih prsti našli kar dve nematodi,« pravi Šatilovič.

Nematod na začetku niso niti opazili. Ko so bili vzorci prsti poslani v laboratorij Puščino, so jih znanstveniki postavili na petrijevko skupaj z nutrikulturnim medijem in jih opazovali več dni, v pričakovanju, da bodo našli starodavne protiste.

»Črve smo opazili šele, ko so se začeli premikati. To je bilo 10-14 dni po odtajevanju. Verjetno so se zbudili že prej,« dodaja.

Pomisleki o tem da bi morda lahko šlo za sodobne črve, ki so se nekako prikradli v vzorce, nimajo osnove, in to iz dveh razlogov. Prvič, oba vzorca, v katerih so bili najdeni črvi, so določili neodvisni znanstveniki iz dveh različnih nahajališč v dveh različnih območjih blizu rek Kolima in Alazeja. In drugič, eden od vzorcev je bil vzet iz vrtine z uporabo tehnologije za zagotavljanje visoke sterilnosti.

Ena od nematod, panagrolamij, je bila odkrita v 32.000 let starem vzorcu, druga (plectus) pa je bila najdena v še starejšem vzorcu, starem 42.000 let. Obe nematodi sta ženskega spola.

Po objavi članka so rusko ekipo kontaktirali kolegi iz Dresdna in ponudili sodelovanje. DNK obeh črvov je bila nato poslana na Inštitut Maxa Plancka za molekularno celično biologijo in genetiko, kjer so znanstveniki iz pridobljene DNK poskušali izluščiti genoma oben nematod.

Zanimiva uganka

Primera nematod, pravi ruska znanstvenica, sta bila popolno srečno naključje. Če bi obudili samo eno nematodo iz enega vzorca, bi znanstveniki podvomili v sterilnost vzorca, saj vedno obstaja možnost kontaminacije. Vse se je zdelo preveč neverjetno.

»Enocelični organizem lahko preživi po zaslugi svojih prilagoditvenih sposobnosti, na primer sposobnosti preiti v različne oblike mirovanja, kot so spore ali ciste. Večcelični organizem pa ima bolj zapleteno strukturo. Čeprav so tudi nematode znane po svoji fazi mirovanja, lahko med dolgotrajnim mirovanjem pride do poškodb DNA in celičnih membran, ki se nato akumulirajo v celicah. Posledično se lahko tvorijo toksini, ki organizem bodisi uničijo ali pa se ''popravijo'' med kriobiozo ali po odmrzovanju … Ti črvi so nekako uspeli preživeti,« pravi Šatilovič, ki odkritje opiše kot »najzanimivejšo uganko«.

Polni genom lahko ponudi odgovore na celo vrsto zanimivih vprašanj. Kako delujejo popravljalni procesi v celicah? Katere prilagoditvene mehanizme imajo starodavni črvi? Katere edinstvene gene posedujejo? Ali je vrsta v zadnjih 40.000 letih doživela kakšen razvoj? Itd.

Trajalo je skoraj dve leti (po eno leto za vsakega črva), da so znanstveniki uspeli razvozlati genom. Izkazalo se je, da je eden od njiju triploid, kar pomeni, da ima tri kromosomske pare in se razmnožuje preko partenogeneze (nespolna reprodukcija). Nemška ekipa namerava genom do konca preučiti do konca leta.

Smrtonosna nevarnost za človeštvo?

Potomci teh nematod so danes v zbirki Laboratorija za pedološko kriologijo, kjer dela Šatilovič. Nekateri med njimi so zamrznjeni, drugi posušeni, tretji pa živijo in se reproducirajo.

Znanstvenica priznava, da jo pogosto sprašujejo, če bi se lahko zgodilo, da bi skupaj z nematodami kdaj odmrznili tudi nevarne mikrorganizme. Bi lahko pomotoma v okolje sprostili nekaj, česar nočemo?

»S postopnim taljenjem večnega ledu v današnji ekosistem vsako leto vstopajo novi ohranjeni organizmi. To je naravni proces. Mi preprosto sledimo naravi in ne počnemo ničesar, kar se ne bi že odvijalo v naravnem okolju,« odgovarja Šatilovič.

Preberite še: V Rusiji odkrili prvo popolnoma ohranjeno telo jamskega medveda (FOTO)