Próbki genetyczne rybki z Hawajów trafią na Księżyc

Naukowcy pracują nad metodą przechowywania próbek genetycznych, która pozwoli na wysyłanie materiału biologicznego na Księżyc. Chcą tam stworzyć bank danych wielu gatunków, by chronić ziemską bioróżnorodność. Na pierwszy ogień wzięli niewielką rybkę z Hawajów.

Plan ochrony zagrożonej różnorodności biologicznej Ziemi przygotowali naukowcy ze Smithsonian Institution (USA). Chcą stworzyć na Księżycu biorepozytorium, w którym byłyby przechowywane zamrożone próbki genetyczne początkowo najbardziej zagrożonych zwierząt na Ziemi, a docelowo – jak największej liczby spośród wszystkich żyjących na Błękitnej Planecie gatunków. Wyniki prac Amerykanów opublikowano w serwisie BioScience. 

Autorzy badania podkreślają, że w stale zacienionych kraterach Księżyca panują tak niskie temperatury, że kriokonserwacja próbek nie wymagałaby korzystania z energii elektrycznej lub ciekłego azotu. W procesie kriokonserwacji komórki lub tkanki zwierzęce (w tym ludzkie) przechowywane są zwykle w temperaturze wrzenia ciekłego azotu, czyli -196 st. C. W takich warunkach ustaje wszelka aktywność biologiczna, m.in. reakcje biochemiczne prowadzące do śmierci komórkowej. Technologię tę stosuje się m.in. do mrożenia plemników, komórek jajowych albo zarodków powstałych w trakcie procedury in vitro.

W Instytucie Biologii Morskiej na Hawajach badacze zamrozili próbki pobrane od kilku osobników gatunku Asterropteryx semipunctata – pospolitej ryby z rodziny babkowatych występującej na rafach koralowych wokół Hawajów. Płetwy ryb zawierają łatwe w kriokonserwacji fibroblasty – komórki skóry, które są podstawowym materiałem przechowywanym w biorepozytorium należącego do Smithsonian Institution Narodowego Muzeum Historii Naturalnej w Waszyngtonie. Naukowcy zaznaczyli, że w przypadku gatunków zwierząt, które nie mają skóry, takich jak bezkręgowce, można zamrażać osobniki w różnych stadiach rozwojowych, np. larwy.

"Początkowo do księżycowego biorepozytorium trafiłby materiał biologiczny najbardziej zagrożonych ziemskich gatunków. Naszym ostatecznym celem jest jednak kriokonserwacja większości gatunków na Ziemi" – powiedziała dr Mary Hagedorn, specjalistka w dziedzinie biologii morskiej, kriobiolożka i główna autorka artykułu.

Inspiracją dla badaczy były doświadczenia Globalnego Banku Nasion Svalbard na wyspie Spitsbergen (Norwegia). Ta instytucja przechowuje zamrożone nasiona ponad miliona roślin jadalnych z całego świata. Ponieważ bank mieści się w tunelu wydrążonym w wiecznej zmarzlinie do głębokości ok. 120 m pod ziemią, jego twórcy uważali, że zamrożone próbki mogłyby w nim przetrwać nawet w przypadku awarii zasilania elektrycznego. Jednak w 2017 r. kolekcję nasion zaczęła zalewać woda z topniejącej wiecznej zmarzliny. Chociaż niebezpieczeństwo zażegnano, a budynek Globalnego Banku Nasion uszczelniono, okazało się, że zmiany klimatu zagrażają nawet ośrodkom na dalekiej Północy.

„Nasiona przechowuje się w stosunkowo łatwej do uzyskania i utrzymania temperaturze ok. -18 st. C, jednak kriokonserwacja komórek zwierzęcych w temperaturze -196 st. C wymaga stałego zapewnienia energii elektrycznej i dostaw ciekłego azotu, a także ciągłej pracy personelu. Każdy z tych trzech elementów jest potencjalnie podatny na zakłócenia, które mogą zniszczyć całą kolekcję” – tłumaczyła dr Hagedorn.

Dodała, że dlatego właśnie podjęto prace nad sposobami pasywnego utrzymania temperatury koniecznej do kriokonserwacji próbek. A ponieważ tak niskie temperatury nie występują naturalnie na Ziemi, naukowcy pomyśleli o Księżycu.

Głębokie kratery w okolicach biegunów Księżyca nigdy nie są oświetlane światłem słonecznym, panują w nich temperatury sięgające ok. -240 st. C. W takich warunkach przechowywanie pojemników z próbkami nie wymagałoby dodatkowych zabiegów ani infrastruktury. Zagrożeniem dla DNA tkanek na Srebrnym Globie byłoby jednak promieniowanie kosmiczne. Dlatego autorzy badania chcą jeszcze sprawdzić m.in. to, czy możliwe byłoby stworzenie banku materiału biologicznego pod powierzchnią Księżyca lub w grubościennych bunkrach wybudowanych z tamtejszych skał.

Teraz tkanki mierzących ok. 8 cm rybek zostaną teraz poddane testom, by sprawdzić np. jak wpłyną na nie promieniowanie na Księżycu – od 200 do 1000 razy silniejsze od ziemskiego – albo mikrograwitacja. Wyniki prac posłużą m.in. opracowaniu opakowań, w których próbki byłyby dostarczone do biorepozytorium. Później badacze planują jeszcze wysłać próbki na Międzynarodową Stację Kosmiczną.

"Jeśli życie na Ziemi zostanie całkowicie zniszczone, to biorepozytorium nie będzie miało znaczenia. Ale może pomóc równoważyć skutki klęsk żywiołowych i zwiększyć możliwości podróży kosmicznych. To inne podejście do ochrony różnorodności biologicznej Ziemi. A życie jest cenne i – o ile nam wiadomo – rzadkie we wszechświecie" – powiedziała dr Hagedorn.

Smithsonian Institution (SI) to największy na świecie kompleks badawczo-edukacyjny, który składa się z 21 muzeów, Narodowego Parku Zoologicznego, centrów edukacyjnych, placówek badawczych, ośrodków kultury i bibliotek. We wszystkich jednostkach SI jest przechowywanych prawie 157 mln różnych obiektów - dzieł sztuki i okazów.

Anna Bugajska

abu/ bar/

Fot. Depositphotos