Historia tego odkrycia ma ponad dwadzieścia lat. W 2002 roku z wieloletniej zmarzliny nad rzeką Kołymą na Syberii wydobyto skamieniałość gniazda wiewiórczego. W 2018 roku w pozyskanym materiale znaleziono nicienie. To małe bezkręgowce – niektóre ich gatunki są pasożytami ludźmi i zwierząt. Nie było wówczas jasne ani ile mają lat, ani do jakiego gatunku należą.
W najnowszym numerze czasopisma naukowego „PLOS Genetics” ukazała się praca, która przynosi odpowiedzi na oba te pytania. Po pierwsze, pradawne robaki należą do zupełnie nowego gatunku. Został on nazwany Panagrolaimus kolymaensis – od miejsca ich znalezienia. Po drugie, oszacowano, że zwierzęta te przetrwały w zmarzlinie aż 46 tysięcy lat. Po tym okresie udało się je przywrócić do życia.
„Przetrwanie w ekstremalnych środowiskach to wyzwanie, któremu są w stanie sprostać tylko nieliczne organizmy” – napisali badacze w swojej pracy. Dotychczas wiadomo było, że radzą z tym sobie dobrze wirusy, niesporczaki czy wrotki. Teraz do tej grupy dołączyły nicienie.
Kryptobioza, czyli życie utajone
Jak reagują żywe organizmy, gdy warunki zewnętrzne nagle stają się niekorzystne? Rozwiązaniem jest kryptobioza, czyli życie utajone. Organizmy, przechodząc w stan kryptobiozy (a konkretnie różnych jej form, takich jak kriobioza czy anhydrobioza), wielokrotnie spowalniają swoje procesy metaboliczne. Ich funkcje życiowe zostają ograniczone do absolutnego minimum. Współcześnie żyjącymi mistrzami kryptobiozy są niesporczaki. Umieją one przejść w stan „półżycia” nawet na kilkadziesiąt lat.
Jednak daleko im do Panagrolaimus kolymaensis. Szczegółowe badania genetyczne tego nicienia przeprowadzili naukowcy z kilku niemieckich ośrodków, m.in. z drezdeńskiego Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics. Gdy nicienie zostały ożywione, a następnie zaczęły się rozmnażać, badacze wyhodowali sto pokoleń robaków. Następnie przyjrzeli się bliżej ich DNA.
Nicienie – mistrzowie zastygania w czasie
Do porównania wykorzystano znany od dawna genom innego nicienia – Caenorhabditis elegans. Okazało się, że P. kolymaensis i C. elegans mają wspólne geny odpowiedzialne właśnie za kryptobiozę. By sprawdzić, jak działają, przeprowadzono eksperymenty z nicieniami obu gatunków. Wpierw zostały skrajnie odwodnione, a następnie umieszczono je w temperaturze minus 80 st. C. Okazało się, że nawet nicienie C. elegans poddane takiej procedurze przetrwały aż 480 dni kryptobiozy.
Zdaniem badaczy nicienie są doskonale przystosowane do przetrwania nawet skrajnych warunków przez okresy mierzone skalą geologiczną. To spore zaskoczenie, ponieważ dotychczas „przeżywalność” tego rzędu osiągały jedynie wirusy. To one znane są z tego, że mogą ponownie wrócić do życia po tysiącach lat w wieloletniej zmarzlinie.
Nicienie jednak są organizmami nieporównanie bardziej skomplikowanymi. Dotychczasowi rekordziści kryptobiozy – antarktyczne nicienie Plectus murrayi i Tylenchus polyhypnus – przechodzili w stan życia utajonego odpowiednio na 25 i 39 lat.
Groźna wieloletnia zmarzlina?
Odkrycie zbiegło się w czasie z innymi alarmującymi badaniami dotyczącymi wieloletniej zmarzliny. Zdaniem innej grupy badaczy, poważnym zagrożeniem dla środowiska mogą być „podróżujące w czasie” patogeny. Czyli dawne mikroorganizmy, które wraz z roztapianiem się wieloletniej zmarzliny ponownie wrócą do życia.
Naukowcy przeprowadzili symulację, by oszacować, co wówczas może się zdarzyć. Twierdzą, że w 3 proc. przypadków starożytny patogen może we współczesnym środowisku przetrwać, rozmnażać się, a nawet stać się organizmem dominującym. W jednym przypadku na sto „najeźdźcy z przeszłości” mogą wywołać ogromne szkody. Na przykład wyeliminować do jednej trzeciej rodzimych gatunków w danej niszy, niszcząc w ten sposób bioróżnorodność.
Oczywiście jednoprocentowe ryzyko nie wydaje się duże. Jednak zważywszy na tempo rozpuszczania się wieloletniej zmarzliny naukowcy uważają, iż nie wolno go zlekceważyć. W 2016 r. na Syberii wąglik zabił tysiące reniferów. Uważa się, że mikroorganizm dostał się do środowiska właśnie z topniejącej wieloletniej zmarzliny.
Co więcej – jak piszą autorzy badań Giovanna Strona i Corey J. A. Bradshaw na portalu „The Conversation” – roztapiający się lód corocznie uwalnia 4 tryliony mikroorganizmów. Jest w pełni możliwe, że może wśród nich znaleźć się kompletnie nam nieznany gatunek, który zachwieje równowagą ekologiczną. „Jako społeczeństwo musimy rozumieć potencjalne ryzyko, by móc się na nie przygotować” – konkludują badacze.
Źródła: Phys.org, PLOS Genetics, Live Science, The Conversation.
