
Криохранилища на Луне – для сохранения биоразнообразия Земли
Видовое и генетическое разнообразие живого мира нашей планеты в опасности: к примеру, сейчас под угрозой исчезновения находится уже около пятой части всех видов млекопитающих. Невосполнимый ущерб экосистемам планеты могут нанести последствия и резких изменений климата, и антропогенной деятельности. Один из обсуждаемых способов решения проблемы – хранить коллекции биологических образцов на Луне
По мнению ученых, угрозы дестабилизации экосистем и исчезновения видов растут быстрее, чем возможности человечества воспрепятствовать этим губительным тенденциям. Одна из стратегий сохранения земного биоразнообразия – технологии криоконсервации, так как замороженные клетки могут поддерживать жизнеспособность в течение сотен лет.
В мире существует уже много криохранилищ, где содержатся биологические коллекции. Эти так называемые биобанки в основном хранят образцы биоматериала человека и в меньшей степени – образцы живой природы. Таким биохранилищам требуются обслуживающий персонал, бесперебойное снабжение электричеством и жидким азотом для охлаждения – все это делает их потенциально уязвимыми. Не говоря уже о возможности природных катастроф.
К примеру, на Шпицбергене (Норвегия) расположено Всемирное хранилище семян, где находятся замороженные семена более 1 млн сортов растений – резервная копия мирового биоразнообразия сельскохозяйственных культур на случай глобальной катастрофы. Благодаря холодным арктическим условиям они хранятся там при температуре окружающей среды (до –18 °C). Однако в 2017 г. коллекция оказалась под угрозой затопления из-за таяния вечной мерзлоты.
Для сохранения клеток животных требуются гораздо более низкие температуры, чем для семян растений, – нигде на Земле не бывает настолько холодно, чтобы хранить такие образцы в естественной среде. Поэтому американские ученые под руководством специалистов из Смитсоновского института предлагают расположить хранилище земных биоматериалов на Луне.
Такое хранилище может быть оборудовано в кратерах на полюсах нашего спутника, где температура круглый год держится на уровне –196 °С и ниже, чего достаточно для длительного хранения живых клеток различных видов животных. Нужные температурные условия существуют и в лавовых трубках в средних широтах Луны.
Цель ученых – не только сохранить биоразнообразие, но и активизировать фундаментальные исследования «поведения» живых клеток в космосе, а также сберечь биологические образцы, которые могут понадобиться для будущих космических исследований.
Криоконсервации часто подвергают сперматозоиды, яйцеклетки и эмбрионы, но надежно сохранить такой материал не всегда удается. Лучше для этой цели подходят клетки соединительной ткани – фибробласты, которые можно собрать прямо с кожи. Эти клетки относительно легко «перепрограммируются» в плюрипотентные стволовые клетки, обладающие характеристиками эмбриональных клеток.
Сейчас ученые проводят исследования на фибробластах, выделенных из плавников костистой рыбы звездчатого бычка (Asterropteryx semipunctata), которые используются в аквакультуре. Предварительные эксперименты по криоконсервации фибробластов звездчатого бычка оказались успешными, и ученые планируют применять их как модельные объекты.
В первую очередь нужно научиться уменьшать ущерб от радиации, которой образцы подвергнутся во время транспортировки на Луну. Как только образцы окажутся на Луне, окруженные слоем реголита толщиной около метра, они будут защищены от большей части космической и солнечной радиации.
Для обеспечения безопасности во время полета требуется разработать соответствующую упаковку, в которой образцы могут затем храниться длительное время. Для снижения окислительного стресса, вызванного радиацией, предполагается использовать антиоксидантные коктейли в сочетании с ингибиторами ферментов-протеаз, разрушающих белки.
Испытания этих мер защиты пройдут сначала в условиях, подобных космическим, на Земле, а продолжатся на Международной космической станции. Также на МКС можно будет заняться изучением долгосрочного влияния на клетки микрогравитации, ведь сила тяжести на Луне составляет всего одну шестую от земной. Но поскольку при глубоком замораживании в образце практически не идут физиологические процессы, ученые рассчитывают, что криоконсервированные клетки не будут реагировать на изменение силы тяжести.
Фото: https://www.flickr.com
Публикации по теме:
Замороженный зоопарк. Введение в криоархивирование
Постгеномная эра. Криоархивирование на примере куницеобразных
Клетка: из зрелости – в детство
