Paleobotanika jest obecnie kluczową dziedziną pozwalającą zrozumieć, jak wyglądała roślinność w odległych okresach i w jaki sposób organizmy te potrafiły przystosować się do ekstremalnych warunków klimatycznych. W tym kontekście natrafiamy na odkrycie wymarłej rośliny przywróconej do życia z zamrożonych tkanek, co stanowi bezprecedensowy postęp.
Możliwość przywrócenia do życia wymarłych gatunków rodzi pytania naukowe i etyczne, a także stwarza wyjątkową okazję do zbadania ewolucji i przemian środowiskowych, które miały miejsce na Ziemi przez tysiące lat.
Jaka jest wymarła roślina sprzed 32 000 lat, którą przywrócono do życia z zamrożonych nasion?
W 2007 roku zespół naukowców znalazł skamieniałe nasiona w norze wiewiórki polarnej w pobliżu rzeki Kołyma, 38 metrów pod zamarzniętą ziemią Syberii. Datowanie radiowęglowe wykazało, że mają one około 31 800 lat.
Nasiona te należały do Silene stenophylla, gatunku dzikiej rośliny uważanej za wymarłą, która kwitła w pełnym plejstocenie.
Odkrycie dokonano w wyjątkowych warunkach: wieczna zmarzlina działała jak naturalna zamrażarka przez dziesiątki tysięcy lat. Dzięki temu tkanki roślinne pozostały w wyjątkowo dobrym stanie, co pozwoliło na ich manipulację w laboratorium.
Badanie, opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences, wykazało, że ten materiał genetyczny jest najstarszym organizmem wielokomórkowym, jaki kiedykolwiek zregenerowano z tkanek roślinnych.
W jaki sposób naukowcom udało się przywrócić do życia tę wymarłą roślinę?
Pierwsze próby bezpośredniego wykiełkowania nasion zakończyły się niepowodzeniem, prawdopodobnie z powodu degradacji genetycznej zarodków. W obliczu tej trudności zespół kierowany przez Svetlanę Yashinę z Instytutu Biofizyki Komórkowej Rosyjskiej Akademii Nauk przyjął inną strategię: pobranie tkanki łożyskowej z niedojrzałych owoców.
Materiał ten został wyhodowany in vitro przy użyciu technik mikrorozmnażania. Wynik był pomyślny. Uzyskane rośliny nie tylko kwitły normalnie, ale były również płodne.
Ich nowe nasiona wykazały 100% zdolność kiełkowania, potwierdzając biologiczną żywotność tego wymarłego gatunku.
Osiągnięcie to nie ogranicza się do odzyskania wymarłej rośliny. Pokazuje ono również skuteczność metod hodowli komórkowej w pracy ze starym materiałem genetycznym, co można zastosować w innych projektach regeneracyjnych.
Cechy charakterystyczne Silene stenophylla i różnice w stosunku do współczesnych okazów
Odzyskane okazy Silene stenophylla wykazują pewne cechy odróżniające je od współczesnych potomków, które nadal rosną we wschodniej Syberii i w górach północnej Japonii.
Płatki kwiatów są dłuższe i bardziej rozstawione, co sugeruje, że roślina mogła być przystosowana do bardziej ekstremalnych warunków klimatycznych panujących w plejstocenie.
Według naukowców różnice te mogą wynikać z tzw. „plastyczności fenotypowej”, zjawiska, w ramach którego organizmy zmieniają swoją morfologię w odpowiedzi na środowisko. W tym przypadku bardzo niskie temperatury i zmiany fotoperiodu mogły wpłynąć na rozwój gatunku tysiące lat temu.
Pod względem strukturalnym Silene stenophylla jest wieloletnią rośliną zielną o wysokości od 7 do 20 centymetrów, z przeciwległymi, wąskimi i owłosionymi liśćmi.
Jej pięciokrotne kwiaty mają korony w kolorze od białego do jasnofioletowego. Owocem jest torebka z licznymi nasionami w kształcie nerek, które obecnie, dzięki regeneracji, stanowią również część Globalnego Banku Nasion w Svalbardzie w Norwegii.
Naukowe implikacje odrodzenia tej wymarłej rośliny
Sukces tego projektu ma implikacje wykraczające poza paleobotanikę. Regeneracja wymarłej rośliny otwiera nowe perspektywy w biotechnologii, ewolucji i zmianach klimatycznych, takie jak:
- Umożliwia analizę tego, jak wyglądały wymarłe gatunki i jakie czynniki mogły wpłynąć na ich wyginięcie.
- Dostarcza informacji na temat adaptacji organizmów do ekstremalnych warunków.
- Dostarcza narzędzi do ochrony obecnej różnorodności biologicznej poprzez techniki klonowania roślin.
Ponadto przypadek ten ożywił dyskusje na temat możliwości zastosowania podobnych metodologii w przypadku wymarłych zwierząt, takich jak mamut włochaty, którego DNA również zachowało się w wiecznej zmarzlinie.
Chociaż w tym przypadku wyzwania techniczne i etyczne są większe, regeneracja Silene stenophylla pokazuje, że materiał genetyczny może przetrwać w warunkach zamrożenia przez dziesiątki tysięcy lat.
