24 000 let na ledě nestačilo na zabití

Rotifery jsou mnohobuněčné mikroskopické organismy, které žijí ve sladké vodě. Je již známo, že tolerují zmrazení (I v tekutém dusíku) a vaření, dehydratace a zářeníSkupina pokračovala miliony let bez sexu. Pokorný, ale tvrdý rotifer nyní vědce znovu překvapil – a nedávná studie Prozkoumal 24 000 let starý sibiřský permafrost a našel tam živé (nebo alespoň oživitelné) vířníky. Přežít 24 000 let v hlubokém zmrazení je pro tento druh nový rekord.

Rotifery nejsou jedinými organismy, které se vynořily z permafrostu nebo ledu. Stejní vědci, kteří stojí za tímto nejnovějším objevem, jej již našli téměř před 40 000 lety živé červy V permafrostu v oblasti. Starověké řasy, semena, viry a bakterie prokázaly na ledě úžasnou životnost, což si vyžádalo oprávněné obavy o tom, zda by mohly být uvolněny také potenciálně škodlivé patogeny, jako jsou ledovce a tající permafrost.

Vzhledem k tomu, že bdelloidy obecně představují hrozbu pouze pro bakterie, řasy a suť, nemusíte si dělat starosti s tímto konkrétním nálezem. Ale jako hlavní hráči na dně potravinového řetězce nově vznikající vířníci naznačují, že bychom možná měli přemýšlet o tom, jak se druhy, které nebyly vidět tisíce let, integrovaly do moderních ekosystémů.

zmrazené zoo

Laboratoř zbytků půdy v ruském Bushinu už téměř deset let vykopává sibiřský permafrost při hledání starověkých organismů. Skupina odhaduje věk organismů, které našla radiokarbonovým datováním vzorků okolní půdy (důkazy neprokázaly žádný vertikální pohyb vrstvami permafrostu). Například vědci v loňském roce uvedli „zmrazené zoo„Z 35 životaschopných protistů (organismů obsahujících jádro, která nejsou živočišná, rostlinná nebo plísňová), jejichž počet se vypočítal, se pohyboval ve věku od stovek do desítek tisíc let.

Ve svém nejnovějším objevu našli kryobiologové organismy po asi měsíčním kultivování vzorků půdy. Mezi třídami vířníků mají bdelloidy poněkud neobvyklou schopnost reprodukovat se partenogenezí – tj. Klonováním – a tak to původní vzorky již začaly dělat. Ačkoli klony ztížily identifikaci prastarého rodiče, velmi to usnadnilo další zkoumání charakteristik a chování nezmrazeného kmene.

Ve všech výše uvedených studiích o permafrostu vždy existuje obava, že vzorky byly kontaminovány moderními organismy. Kromě použití technik určených k tomu, aby se tomu zabránilo, se tým zabýval také tímto problémem tím, že se podíval na DNA nalezenou ve vzorcích půdy a potvrdil, že kontaminace je vysoce nepravděpodobná. Genetická analýza dále ukázala, že tento druh neodpovídá žádným známým moderním vířníkům, i když se v Belgii vyskytují blízce příbuzné druhy.

Rozmrazte, klonujte, zmrazte, opakujte

Tým se přirozeně zajímal o lepší pochopení procesu zmrazování a získání vhledu do toho, jak tito vířníci tak dlouho přežívají. V prvním kroku poté vědci zmrazili výběr klonovaných vířníků na -15 ° C po dobu jednoho týdne a pořizovali videa (viz výše) oživovaných vířníků.

Vědci zjistili, že ne všechny klony přežily. Překvapivě klony obecně nebyly tolerantnější ke zmrazení než současní vířníci z Islandu, Aljašky, Evropy, Severní Ameriky a dokonce i z asijských a afrických tropů. Byli tolerantnější ke zmrazení než jejich nejbližší genetičtí příbuzní, ale rozdíl byl marginální.

Vědci zjistili, že vířníci mohou přežít relativně pomalý proces zmrazování (asi 45 minut). To je pozoruhodné, protože bylo dost postupné, aby se uvnitř zvířecích buněk vytvořily ledové krystaly – vývoj, který by za normálních okolností byl pro organismy katastrofický. Ve skutečnosti jsou mechanismy ochrany proti tomu velmi žádány kdokoli, kdo pracuje v oblasti kryokonzervace, což činí tento nejnovější objev z tohoto pohledu obzvláště atraktivním.

Ačkoli autoři nejsou zcela v této oblasti, plánují další experimenty, aby lépe porozuměli kryptobióze – téměř úplně zastavenému metabolickému stavu, který umožnil přežití rotiferů. Pokud jde o výzkum kryokonzervace velkých organismů, autoři naznačují, že se to stává složitějším, jelikož se dotyčný organismus stává složitějším. Rotifery však patří mezi dosud nejsložitější kryokonzervované druhy – doplněné o orgány, jako je mozek a střeva.

Což nás přivádí zpět k otázkám o tom, jaké jiné organismy se mohou znovu objevit při oteplování klimatu a jaké dopady mohou nastat. Dosavadní důkazy naznačují, že v ledu stále žije několik druhů organismů. Alespoň na mikroskopické úrovni se zdá, že je možné, aby se mikro ekosystémy rozpustily společně (hlístice, vířníci, protisti, viry, bakterie atd.). V tomto okamžiku je obtížné předpovědět, jak tyto dlouho spící druhy budou soutěžit nebo koexistovat s moderními ekosystémy, ale může to stát za další studium.

Aktuální biologie, 2021. DOI: 10.1016 / j.cub.2021.04.077 (O DOI).

Kid Kwan je novinář na volné noze zabývající se příběhy o klimatu a životním prostředí v Ars Technica. Má doktorát z chemie a chemické biologie.