Paleobotānika šobrīd ir galvenā joma, lai saprastu, kāda bija veģetācija senatnē un kā šie organismi spēja pielāgoties ekstremāliem klimatiskajiem apstākļiem. Šajā kontekstā mēs sastopamies ar atklājumu par izmirušu augu, kas atjaunots no sasaldētas audu , kas ir bezprecedenta progress.
Izmirušo sugu atdzīvināšanas iespēja rada zinātniskus un ētiskus jautājumus, kā arī sniedz unikālu iespēju pētīt evolūciju un ekoloģiskās pārmaiņas, kas notikušas uz Zemes tūkstošiem gadu garumā.
Kāda izmirusi augu suga, kas ir 32 000 gadu veca, tika atjaunota no sasaldētiem sēklām?
2007. gadā pētnieku grupa atklāja sastingušas sēklas arktiskā zemesvāveres alā netālu no Kolimas upes, 38 metru dziļumā zem sasalušās Sibīrijas augsnes . Radioaktīvā oglekļa analīze parādīja, ka to vecums ir apmēram 31 800 gadi.
Šīs sēklas piederēja Silene stenophylla — savvaļas auga sugai, kas tika uzskatīta par izmirušu, bet plauka pleistocēna vidū.
Atklājums tika veikts unikālos apstākļos: mūžīgā sasaluma zona desmitiem tūkstošu gadu kalpoja kā dabiska saldētava. Tas ļāva augu audiem saglabāties ārkārtīgi labā stāvoklī, kas ļāva veikt ar tiem laboratorijas pētījumus.
Pētījumā, kas publicēts žurnālā Proceedings of the National Academy of Sciences, tika secināts, ka šis ģenētiskais materiāls ir senākais daudzšūnu organisms, kas jebkad reģenerēts no augu audiem.
Kā zinātniekiem izdevās atdzīvināt šo izmirušu augu?
Sākotnējie mēģinājumi izaudzēt sēklas tieši nebija veiksmīgi, iespējams, ģenētiskās degradācijas dēļ. Sastopoties ar šo grūtību, grupa Svetlanas Jašinas vadībā no Krievijas Zinātņu akadēmijas Šūnu biofizikas institūta izvēlējās citu stratēģiju: placentas audu izdalīšanu no nenogatavojušiem augļiem .
Šis materiāls tika audzēts in vitro, izmantojot mikropropagācijas metodes. Rezultāts izrādījās veiksmīgs. Iegūtie augi ne tikai normāli ziedēja, bet arī bija auglīgi.
To jaunie sēklas parādīja 100% dīgtspēju, kas apstiprināja šīs izmirušās sugas bioloģisko dzīvotspēju.
Šis sasniegums neaprobežojas ar izmirušas augu sugas atjaunošanu. Tas arī demonstrē šūnu kultivēšanas metožu efektivitāti darbā ar senu ģenētisko materiālu, ko var izmantot arī citos reģenerācijas projektos.
Silene stenophylla raksturlielumi un atšķirības no mūsdienu paraugiem
Atrastie Silene stenophylla paraugi uzrāda dažas atšķirības no saviem mūsdienu pēcnācējiem, kas joprojām aug Austrumu Sibīrijā un Ziemeļjapānas kalnos.
Zieda ziedlapiņas ir garākas un izvietotas plašāk, kas ļauj pieņemt, ka augs bija pielāgots pleistocēna ekstremālajiem klimatiskajiem apstākļiem.
Pēc pētnieku domām, šīs atšķirības var būt saistītas ar tā saukto „fenotipisko plastiskumu” — parādību, kuras rezultātā organismi maina savu morfoloģiju, reaģējot uz vides ietekmi. Šajā gadījumā ļoti zemas temperatūras un fotoperioda svārstības varēja ietekmēt sugas attīstību pirms tūkstošiem gadu.
Pēc uzbūves smolevka stenofila ir daudzgadīgs zālaugs, kura augstums ir no septiņiem līdz 20 centimetriem, ar pretējiem, šauriem, pūkainiem lapām.
Tās piecu daļu ziediem ir balta vai gaiši violeta vainaga daļa. Auglis ir kapsula ar daudzām nierveida sēklām, kas pateicoties reģenerācijai tagad ir iekļautas arī Pasaules sēklu krātuves Spitzbergenā Norvēģijā.
Šīs izmirušās augu sugas atdzīvināšanas zinātniskā nozīme
Šī projekta panākumi ir nozīmīgi ne tikai paleobotānikai. Izsīkuša auga reģenerācija paver jaunas perspektīvas biotehnoloģijas, evolūcijas un klimata pārmaiņu jomā, piemēram:
- Tas ļauj mums analizēt, kādi bija izmirušie sugas un kādi faktori varēja izraisīt to izmiršanu.
- Satur informāciju par organismu pielāgošanos ekstremāliem apstākļiem.
- Tas sniedz instrumentus mūsdienu bioloģiskās daudzveidības saglabāšanai, izmantojot augu klonēšanas metodes.
Turklāt šis gadījums atkal ir izraisījis debates par iespēju piemērot līdzīgas metodes izmirušiem dzīvniekiem, piemēram, vilnainajam mamutam, kura DNS arī ir saglabājusies mūžīgajā sasalumā.
Lai gan šajā gadījumā tehniskās un ētiskās problēmas ir nopietnākas, Silene stenophylla reģenerācija parāda, ka ģenētiskais materiāls var saglabāties sasaldētā veidā desmitiem tūkstošu gadu.
