Βρέθηκαν ζωντανοί αποψυγμένοι νηματώδεις 42.000 ετών!

Οι αρχαιότεροι ζωντανοί οργανισμοί γεννήθηκαν ενώ οι άνθρωποι ήταν απασχολημένοι με το πώς να ψαρεύουν και να κατασκευάζουν όργανα, σχεδόν πριν από 42.000 χρόνια. Πώς ήταν η Γη εκείνες τις μέρες; Για χιλιάδες χρόνια, αυτοί οι αρχαίοι οργανισμοί έχουν παγώσει στο έδαφος στη Σιβηρία, αλλά με τη βοήθεια Ρώσων επιστημόνων, έχουν αναζωογονηθεί. Είναι τα νηματώδη.

Τι είναι τα νηματώδη;

Οι νηματώδεις είναι πιο γνωστοί ως στρογγυλοί σκώληκες. Το όνομα νηματώδης βασίζεται σε αρχαίες ελληνικές λέξεις και σημαίνει «είδος κλωστής». Ενώ τα διάφορα είδη νηματωδών ποικίλλουν σε μέγεθος, από 0,1 χιλιοστά σε μήκος έως 1 μέτρο, τείνουν να είναι λεπτά (πάχος λιγότερο από 100 μικρόμετρα) και όλα μοιράζονται το χαρακτηριστικό ενός κυλινδρικού πεπτικού συστήματος που τεντώνει το μήκος του σκουληκιού και έχει ανοίγματα σε κάθε άκρο. Τα νηματώδη έχουν αξιοσημείωτες δομές κεφαλής που διακρίνονται από το υπόλοιπο σωληνοειδές σώμα τους.

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη ασκαρίδων και τα περισσότερα είναι παρασιτικά. Ένα μη παρασιτικό είδος είναι το C. elegans , ένα πρότυπο οργανισμό. Τα αγκυλόστομα και τα σκουλήκια είναι κοινά νηματώδη παράσιτα που μολύνουν τον άνθρωπο.

Τα νηματώδη είναι πολύ ανθεκτικοί οργανισμοί που έχουν προσαρμοστεί ώστε να μπορούν να ζουν σχεδόν σε κάθε τύπο περιβάλλοντος, συμπεριλαμβανομένου του μόνιμου παγωμένου εδάφους.

Πώς ανακαλύφθηκαν τα κατεψυγμένα νηματώδη;

Τριακόσια διαφορετικά δείγματα εδάφους μόνιμου παγωμένου εδάφους συλλέχθηκαν από διαφορετικές τοποθεσίες στη Ρωσία. Από αυτά τα δείγματα, δύο βρέθηκαν να περιέχουν καλά διατηρημένα κατεψυγμένα νηματώδη. Το ένα δείγμα ήταν από το λαγούμι ενός εδαφισμένου σκίουρου εκατό πόδια κάτω από την επιφάνεια, και το άλλο δείγμα ανασύρθηκε από έντεκα πόδια κάτω από την επιφάνεια. Τα δείγματα που περιείχαν κατεψυγμένα νηματώδη ήταν χρονολογημένα με άνθρακα και βρέθηκε ότι ήταν πριν από 32 000 χρόνια και 41 700 χρόνια πριν, αντίστοιχα.

Μια ανησυχία ότι τα νηματώδη που βρέθηκαν στα δείγματα δεν ήταν της ίδιας χρονικής περιόδου με τα χρονολογημένα δείγματα. Οι ερευνητές φρόντισαν να χειριστούν τα δείγματα όσο το δυνατόν πιο άσηπτα για να διασφαλίσουν ότι κανένα σύγχρονο νηματώδη δεν εισήχθη κατά λάθος στα δείγματα του εδάφους. Η σκέψη ότι τα σύγχρονα νηματώδη μπορεί να έχουν φυσικά μεταναστεύσει στις περιοχές από τις οποίες ελήφθησαν τα δείγματα είναι επίσης μικρή. το επιφανειακό έδαφος του μόνιμου παγωμένου εδάφους στην περιοχή από την οποία αφαιρέθηκαν τα δείγματα συνήθως ξεπαγώνει περίπου δυόμισι πόδια κάτω μόνο. Το έδαφος δεν έχει ξεπαγώσει βαθύτερα από περίπου πέντε πόδια σε περισσότερα από 100.000 χρόνια. Είναι απίθανο ότι κάποιος νηματώδης θα μπορούσε να έχει στριφογυρίσει στα κατάλληλα βάθη οποιαδήποτε στιγμή τις τελευταίες χιλιετίες.

Πώς αναζωογονήθηκαν οι νηματώδεις;

Τα δείγματα εδάφους μόνιμου παγωμένου εδάφους αποθηκεύτηκαν στους -20 °C στο εργαστήριο. Μόλις οι νηματώδεις είχαν βρεθεί στα δείγματα μόνιμου παγωμένου παγετού, αφαιρέθηκαν από το έδαφος και τοποθετήθηκαν σε θρεπτικά μέσα σε τρυβλία Petri. Τα πιάτα αποθηκεύτηκαν στους 20 °C για αρκετές εβδομάδες, οπότε τα νηματώδη άρχισαν να δείχνουν σημάδια ότι ήταν ζωντανοί.

Τι συνέβη όταν αναζωογονήθηκαν οι νηματώδεις;

Μόλις τα νηματώδη είχαν αναζωογονηθεί σιγά σιγά, άρχισαν να δίνουν σημάδια ζωής μετακινούμενοι και ακόμη και τρώγοντας. Τα νηματώδη που ζουν στο έδαφος τείνουν να τρώνε βακτήρια με γρήγορο ρυθμό (έως και πέντε χιλιάδες ανά λεπτό!). Το πεπτικό σύστημα δεν έχει στομάχι, αλλά μάλλον ένα μεγάλο τέντωμα του εντέρου. Η τροφή εισέρχεται στο νηματώδη μέσω του στόματος, το οποίο έχει τρία ή έξι σετ χείλη επενδεδυμένα με δόντια και περνά στον φάρυγγα όπου παράγονται ένζυμα από τους πεπτικούς αδένες για να διασπάσουν την τροφή που καταναλώνεται. Τα θρεπτικά συστατικά που παράγονται απορροφώνται σε όλο το μήκος του υπόλοιπου εντέρου.

Πηγή εικόνας:Flickr.

Ένα από τα νηματώδη προσδιορίστηκε ότι προέρχεται από το Panagrolaimus detritophagus είδος, ενώ το άλλο, το πιο ρηχά θαμμένο νηματώδες, βρέθηκε να είναι του Plectus parvus είδος. Και τα δύο αυτά είδη είναι γνωστά σήμερα, αλλά είναι πιθανό τα πρόσφατα αναζωογονημένα νηματώδη να είναι αρκετά διαφορετικά από τα σύγχρονά τους αντίστοιχα. Βρέθηκε επίσης ότι και τα δύο νηματώδη είναι θηλυκά.

Ποια είναι η σημασία αυτής της ανακάλυψης;

Στις αρχές του 2017, ερευνητές από το British Antarctic Survey (BAS) και από το Πανεπιστήμιο του Otago στη Νέα Ζηλανδία πραγματοποίησαν έρευνα σε νηματώδη της Ανταρκτικής για να μελετήσουν την ικανότητά του να επιβιώνει από την κατάψυξη και να αποφεύγει την κατάψυξη. Οι νηματώδεις μπορούν να αποφύγουν το πάγωμα αφαιρώντας όλο το νερό από το εσωτερικό τους σε μια διαδικασία που ονομάζεται κρυοπροστατευτική αφυδάτωση. Ενώ είναι εντυπωσιακό, αυτό που είναι ακόμα πιο μοναδικό για το νηματώδη είναι η ικανότητά του να επιβιώνει κατά την κατάψυξη. Συνήθως, όταν τα κύτταρα καταψύχονται, σχηματίζονται κρύσταλλοι πάγου μέσα στο κύτταρο και τρυπούν την κυτταρική μεμβράνη. Όταν τα κύτταρα αποψυχθούν, δεν είναι πλέον ζωντανά καθώς οι μεμβράνες τους είναι γεμάτες τρύπες. Ο νηματώδης από την Ανταρκτική μπορεί να επιβιώσει από αυτή τη διαδικασία, ακόμη και να συνεχίσει να αναπαράγεται αφού έχει καταψυχθεί εντελώς και στη συνέχεια αποψυχθεί.

Φέτος, Ρώσοι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι νηματώδεις μπορούν να επιβιώσουν για απίστευτα μεγάλες χρονικές περιόδους αφού έχουν καταψυχθεί σε ένα ακραίο παράδειγμα κρυοσυντήρησης. Φυσικά, άλλοι οργανισμοί έχουν ανακαλυφθεί ως διατηρημένα δείγματα και επαναφέρονται στη ζωή. Ένα παράδειγμα είναι ένας ιός που βρέθηκε επίσης στον μόνιμο παγετό της Σιβηρίας πριν από περίπου 30.000 χρόνια. Ένα άλλο παράδειγμα είναι τα σπόρια του Bacillus που βρέθηκαν σε κρυστάλλους αλατιού πριν από 250 εκατομμύρια χρόνια, τα οποία βρέθηκαν και αναβίωσαν. Ωστόσο, αυτά τα παραδείγματα αφορούν μονοκύτταρους οργανισμούς και δεν είναι τόσο πολύπλοκα όσο οι πολυκύτταροι νηματώδεις. Όσον αφορά τους πολυκύτταρους οργανισμούς, τα όψιμα κατεψυγμένα για τριάντα χρόνια και τα νηματώδη κατεψυγμένα για 39 χρόνια έχουν αναβιώσει με επιτυχία στο παρελθόν. Αυτές ήταν οι μεγαλύτερες φορές που οποιοσδήποτε πολυκύτταρος οργανισμός είχε παγώσει και επανέλθει στη ζωή. Το να βρίσκουμε πολύπλοκους οργανισμούς που κάποτε ζούσαν πριν από 40 000 χρόνια και να τους επαναφέρουμε στη ζωή είναι πολύ απλά εκπληκτικό.

Κάθε νέα ανακάλυψη επιτρέπει στους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα την ανοχή στο κρύο και τις προσαρμογές που επέτρεψαν την ικανότητα επιβίωσης ενώ είναι εντελώς παγωμένος για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα. Υπάρχουν πολλές πιθανές εφαρμογές για αυτού του είδους την εξέλιξη στην τεχνολογία, συμπεριλαμβανομένης της διατήρησης απειλούμενων ζωικών ειδών ή ακόμη και των διαστημικών ταξιδιών για τον άνθρωπο. Ίσως μια μέρα, η επιστήμη και η τεχνολογία θα έχουν χρησιμοποιήσει αυτή τη γνώση για να επιτρέψουν στους αστροναύτες να κάνουν ένα ψυχρό snooze ενώ ταξιδεύουν στο διάστημα προς κάποιο μακρινό αστρικό σύστημα.