Voor het eerst werden de nematoden van slapende meercellige organismen nieuw leven ingeblazen nadat ze duizenden jaren in permafrostafzettingen waren begraven.
Een team van Russische onderzoekers heeft een opmerkelijke ontdekking gedaan : oeroude rondwormen (ook wel nematoden genoemd) die zo'n 42,000 jaar geleden in de Siberische permafrost waren vastgevroren en sindsdien bevroren waren, zijn weer tot leven gekomen. Ze leefden in het late Pleistoceen, de ijstijd, en waren sindsdien bevroren. Permafrost is grond die gedurende minstens twee jaar continu op of onder het vriespunt van water (nul graden Celsius) blijft. Dergelijke permafrost bevindt zich voornamelijk op grote hoogte, zoals in en rond de Arctische en Antarctische gebieden . In deze studie werden monsters van de permafrost genomen in de ijskoude noordoostelijke regio Jakoetië, het koudste deel van Rusland. Twee vrouwelijke rondwormen werden tot leven gewekt uit een groot blok ijs, dat ongeveer 300 rondwormen bevatte. Een van de twee wormen is naar schatting 32,000 jaar oud (gebaseerd op koolstofdatering) en werd gevonden in een grondmonster uit een eekhoornhol op 100 meter diepte in de permafrost. Het andere exemplaar, naar schatting zo'n 47,000 jaar oud, werd gevonden ingebed in een gletsjerafzetting op slechts 11 meter onder het oppervlak, vlakbij de Alazeya-rivier. Permafrostsedimenten bevatten een verscheidenheid aan eencellige organismen – zoals verschillende bacteriën , groene algen, gist, amoeben en mossen – die duizenden jaren kunnen overleven in cryptobiose. Cryptobiose wordt gedefinieerd als een metabolische toestand waarin een organisme terechtkomt wanneer het moet omgaan met vijandige omgevingsomstandigheden zoals uitdroging, bevriezing en zuurstofgebrek. Deze eencellige organismen blijken na langdurige natuurlijke ' cryopreservatie' weer te kunnen groeien . Cryopreservatie is een proces waarbij biologische levende organellen, cellen en weefsels kunnen worden bewaard en in stand gehouden door ze af te koelen tot extreem lage cryogene temperaturen. Deze procedure behoudt de fijne interne structuur van cellen, wat resulteert in een betere overleving en behoud van functionaliteit.
De studie, gepubliceerd in Doklady Biological Sciences, toont voor het eerst aan dat een meercellig organisme zoals een worm in staat is om in een staat van cryptobiose te geraken en bevroren te blijven in permafrostlagen in het Arctische gebied. De monsters werden geïsoleerd en in het laboratorium bewaard bij ongeveer -20 graden Celsius. De monsters werden ontdooid en vervolgens opgewarmd tot ongeveer 20 graden Celsius in petrischalen met een verrijkte kweek om de groei te bevorderen. Na enkele weken ontwaakten twee rondwormen uit hun 'langste dutje' en begonnen tekenen van leven te vertonen, zoals normale bewegingen en zelfs het zoeken naar voedsel. Dit kan mogelijk worden geacht dankzij een of ander 'adaptief mechanisme' van deze nematoden. Het wormenpaar kan worden beschouwd als het oudste levende organisme op aarde, met een gemiddelde leeftijd van 42000 jaar!
De studie toont duidelijk het vermogen aan van meercellige organismen om cryptobiose op lange termijn te overleven onder omstandigheden van natuurlijke cryopreservatie. Een andere unieke factor is dat deze hypothese voor het eerst is bewezen op een tijdschaal van recordlengte, aangezien alle eerdere onderzoeken hebben aangetoond dat nematoden minstens 25 jaar kunnen overleven in extreme omgevingen zoals vriestemperaturen. Er is een grote kans dat andere meercellige organismen, waaronder de mens, cryogene conservering misschien ook overleven.
Hoewel het nu een gangbare praktijk is om je eieren, of sperma bijvoorbeeld, te 'bevriezen' om kinderen te krijgen, zelfs als je onvruchtbaar wordt. Stamcellen en andere weefsels die zeer nuttig zijn voor het doen van onderzoek, kunnen echter niet door dit proces worden bewaard. Succesvolle cryopreservatie van verschillende biologische monsters zou dus van cruciaal belang zijn voor toekomstige klinische toepassingen of proeven bij mensen. Deze technologie is de afgelopen decennia versterkt door het gebruik van superieure cryoprotectieve middelen (die biologisch weefsel beschermen tegen schade door bevriezing) en een betere temperatuur. Een beter begrip van het invries- en ontdooiproces kan ons begrip van cryopreservatie vergroten. Cryogeen invriezen blijft een controversieel onderwerp en grenst meer aan sciencefiction. Elk gepraat over een organisme dat duizenden jaren 'slaapt' en dan weer tot leven komt, is verbijsterend en surrealistisch. Als we naar dit onderzoek kijken, lijkt het erop dat het een echt en natuurlijk proces kan zijn, in ieder geval voor wormen. Als er geen fysieke schade aan het organisme wordt toegebracht en hun integriteit wordt behouden in een bevroren omgeving, moet ontdooien mogelijk zijn. Ongeveer twee decennia geleden had dezelfde groep onderzoekers sporen getrokken en weer tot leven gebracht uit een eencellige bacterie die begraven was in 250 miljoen jaar oude zoutkristallen, maar het werk is nog steeds aan de gang en vereist meer bewijs. Een dergelijk adaptief mechanisme dat bijvoorbeeld door wormen wordt gebruikt, kan van wetenschappelijk belang zijn voor gebieden van cryomedicine en cryobiologie.
***
Bron (nen)
Shatilovich AV et al 2018. Levensvatbare nematoden uit de permafrost van het Laat-Pleistoceen in het laagland van de Kolyma-rivier. Doklady Biological Sciences . 480(1). https://doi.org/10.1134/S0012496618030079
***
