Впервые нематоды в состоянии покоя многоклеточных организмов были возрождены после тысячелетнего захоронения в отложениях вечной мерзлоты.
В ходе весьма интересного открытия, сделанного группой российских исследователей , древние круглые черви (также называемые нематодами), которые застыли в сибирской вечной мерзлоте около 42 000 лет назад и с тех пор находились в замороженном состоянии, вновь ожили. Они существовали в позднем плейстоцене — ледниковом периоде — и с тех пор оставались замороженными. Вечная мерзлота — это грунт, который постоянно находится при температуре замерзания воды (ноль градусов Цельсия) или ниже в течение как минимум двух или более лет. Такая вечная мерзлота в основном расположена на больших высотах, например, в Арктике и Антарктике . В этом исследовании образцы вечной мерзлоты были взяты из ледяной почвы северо-восточного региона Якутии — самой холодной части России. Из большого ледяного блока, содержащего около 300 круглых червей, были извлечены две самки. Считается, что одному из двух червей около 32 000 лет (по данным радиоуглеродного датирования), и он был найден в образце почвы, взятом из беличьей норы на глубине 30 метров в вечной мерзлоте. Другой червь, возраст которого оценивается примерно в 47 000 лет, был обнаружен в ледниковых отложениях всего в 3,3 метра от поверхности, недалеко от реки Алазея. Отложения вечной мерзлоты содержат множество одноклеточных организмов – таких как несколько видов бактерий , зеленые водоросли, дрожжи, амебы, мхи – которые выживают в криптобиозе в течение тысяч лет. Криптобиоз определяется как метаболическое состояние, в которое переходит организм, справляясь с неблагоприятными условиями окружающей среды, такими как обезвоживание, замерзание и недостаток кислорода. Было замечено, что эти одноклеточные организмы снова начинают расти после длительной естественной « криоконсервации» . Криоконсервация – это процесс, позволяющий сохранять и поддерживать живые биологические органеллы, клетки и ткани путем их охлаждения до чрезвычайно низких криогенных температур. Эта процедура сохраняет тонкую внутреннюю структуру клеток, что приводит к лучшей выживаемости и поддержанию их функциональности.
Исследование, опубликованное в журнале «Доклады биологических наук» , впервые демонстрирует способность многоклеточного организма, такого как червь, впадать в состояние криптобиоза и оставаться замороженным в отложениях вечной мерзлоты в Арктике. Образцы были выделены и хранились в лаборатории при температуре около -20 градусов Цельсия. Их размораживали и нагревали до 20 градусов Цельсия в чашках Петри с обогащенной культурой для стимуляции роста. Через несколько недель два круглых червя проснулись после своего «самого долгого сна» и начали проявлять признаки жизни, такие как нормальные движения и даже поиски пищи. Это можно считать возможным благодаря некоторому «адаптивному механизму» этих нематод. Эту пару червей можно назвать старейшим живым организмом на Земле, их средний возраст составляет 42 000 лет!
Исследование наглядно демонстрирует способность многоклеточных организмов выживать при длительном криптобиозе в условиях естественной криоконсервации. Еще одним уникальным фактором является то, что впервые эта гипотеза была доказана в рекордно короткие сроки, поскольку все предыдущие исследования показали, что нематоды могут выжить в экстремальных условиях, таких как отрицательные температуры, в течение как минимум 25 лет. Существует большая вероятность того, что другие многоклеточные организмы, в том числе человек, также могут выжить при криогенной консервации.
Хотя сейчас стало обычной практикой «замораживать» яйцеклетки или, например, сперму, чтобы вынашивать детей, даже если они становятся бесплодными. Однако стволовые клетки и другие ткани, которые очень полезны для проведения исследований, не могут быть сохранены с помощью этого процесса. Таким образом, успешная криоконсервация различных биологических образцов будет иметь решающее значение для любого будущего клинического применения или испытаний на людях. Эта технология была усилена в последние десятилетия за счет использования превосходных криозащитных агентов (которые защищают биологические ткани от повреждения замораживанием) и более высокой температуры. Лучшее понимание процессов замораживания и оттаивания может улучшить наше понимание криоконсервации. Криогенное замораживание остается спорной темой и граничит скорее с научной фантастикой. Любые разговоры о том, что организм «спит» тысячи лет, а затем возвращается к жизни, озадачивают и сюрреалистичны. Глядя на это исследование, кажется, что это может быть реальный и естественный процесс, по крайней мере, для червей. Если организмам не нанесен физический ущерб и их целостность сохраняется в замороженной среде, возможно оттаивание. Около двух десятилетий назад та же группа исследователей извлекла споры и вернула их к жизни из одноклеточной бактерии, которая была похоронена внутри кристаллов соли возрастом 250 миллионов лет, однако работа все еще продолжается и требует дополнительных доказательств. Такой адаптивный механизм, используемый, например, червями, может иметь научное значение для областей криомедицины и криобиологии.
Источник (ы)
Шатилович А.В. и др. 2018. Жизнеспособные нематоды из вечной мерзлоты позднего плейстоцена Колымской низменности. Доклады биологических наук . 480(1). https://doi.org/10.1134/S0012496618030079
