Naukowcy ze Smithsonian proponują księżycowe biorepozytorium różnorodności biologicznej Ziemi, wykorzystujące zimne, stale zacienione kratery na Księżycu do konserwacji kriogenicznej. Ten innowacyjny plan, zainspirowany Globalnym Skarbcem Nasion w Svalbardzie, ma na celu sprostanie wyzwaniom, takim jak promieniowanie i mikrograwitacja, i obejmuje współpracę kilku instytutów Smithsonian. Celem tej inicjatywy jest zapewnienie ochrony przed klęskami żywiołowymi i wsparcie przyszłej eksploracji kosmosu poprzez kriokonserwację materiału biologicznego pochodzącego od gatunków najbardziej zagrożonych. Źródło: SciTechDaily.com
Proponowane biorepozytorium księżycowe może pozwolić na przechowywanie próbek genetycznych bez konieczności korzystania z prądu i ciekłego azotu.
Nowe badania prowadzone przez naukowców z Smithsonian proponują plan ochrony zagrożonej różnorodności biologicznej Ziemi poprzez kriogeniczne konserwowanie materiału biologicznego na Księżycu. Zdaniem naukowców stale zacienione kratery na Księżycu są wystarczająco zimne, aby można było je konserwować w warunkach kriogenicznych bez konieczności korzystania z prądu lub ciekłego azotu.
Artykuł opublikowany w Bionauka i napisany we współpracy z naukowcami z Narodowego Instytutu Zoo i Biologii Ochrony Środowiska Smithsonian (NZCBI), Narodowego Muzeum Historii Naturalnej Smithsonian, Narodowego Muzeum Lotnictwa i Przestrzeni Kosmicznej Smithsonian i innych, przedstawia plan działania prowadzący do stworzenia księżycowego biorepozytorium, w tym pomysły na zarządzanie, rodzaje materiału biologicznego, który ma być przechowywany, oraz plan eksperymentów mających na celu zrozumienie i stawienie czoła wyzwaniom, takim jak promieniowanie i mikrograwitacja. Badanie wykazało również pomyślną kriokonserwację próbek skóry ryb, które są obecnie przechowywane w Narodowym Muzeum Historii Naturalnej.
Wizja i inspiracja
„Początkowo księżycowe biorepozytorium miało być skierowane do grup najbardziej zagrożonych gatunek obecnie na Ziemi, ale naszym ostatecznym celem byłaby kriokonserwacja większości gatunków na Ziemi” – powiedziała Mary Hagedorn, kriobiolog naukowy w NZCBI i główna autorka artykułu. „Mamy nadzieję, że dzieląc się naszą wizją, nasza grupa może znaleźć dodatkowych partnerów, aby poszerzyć rozmowę, omówić zagrożenia i możliwości oraz przeprowadzić niezbędne badania i testy, aby urzeczywistnić to biorepozytorium”.
Propozycja czerpie inspirację z Globalnego Banku Nasion na Svalbardzie w Norwegii, który zawiera ponad milion mrożonych odmian nasion i pełni funkcję kopii zapasowej dla różnorodności biologicznej światowych upraw na wypadek globalnej katastrofy. Ze względu na położenie w Arktyce, prawie 400 stóp pod ziemią, skarbiec miał umożliwiać przechowywanie kolekcji nasion w stanie zamrożonym bez użycia prądu. Jednak w 2017 r. topnienie wiecznej zmarzliny zagroziło zbiorowi zalewem wody roztopowej. Od tego czasu skarbiec nasion został uszczelniony, ale incydent pokazał, że nawet arktyczny, podziemny bunkier może być podatny na zmiany klimatyczne.
Naukowcy zamrożyli próbki skóry babki gwiaździstej, pospolitej ryby rafowej. Próbki zostaną poddane testom narażenia na promieniowanie, aby przygotować materiał biologiczny do wysłania na Księżyc. Źródło: Zerhan Jafar, Narodowe Muzeum Historii Naturalnej Smithsonian
W przeciwieństwie do nasion, komórki zwierzęce wymagają znacznie niższych temperatur przechowywania w celu konserwacji (-320 stopni). Fahrenheita lub -196 stopni Celsjusz). Na Ziemi kriokonserwacja komórek zwierzęcych wymaga dostaw ciekłego azotu, energii elektrycznej i personelu ludzkiego. Hagedorn powiedział, że każdy z tych trzech elementów jest potencjalnie podatny na zakłócenia, które mogą zniszczyć całą kolekcję.
Aby ograniczyć te luki, naukowcy potrzebowali sposobu na bierne utrzymywanie temperatur przechowywania w procesie kriokonserwacji. Ponieważ tak niskie temperatury w naturze nie występują na Ziemi, Hagedorn i jej współautorzy spojrzeli na Księżyc.
W obszarach polarnych Księżyca znajdują się liczne kratery, do których ze względu na swoją orientację i głębokość nigdy nie dociera światło słoneczne. W tych tak zwanych trwale zacienionych obszarach może panować temperatura -410 stopni Fahrenheita (-246 stopni Celsjusza), czyli więcej niż wystarczająco zimno, aby zapewnić pasywne przechowywanie w kriokonserwacji. Aby zablokować DNA-szkodliwego promieniowania występującego w kosmosie, próbki można przechowywać pod ziemią lub wewnątrz konstrukcji o grubych ścianach wykonanych ze skał księżycowych.
Aktualne badania i przyszłe kierunki
W Hawai’i Institute of Marine Biology zespół badawczy zamrożył próbki skóry ryby rafowej zwanej babką gwiaździstą. Płetwy zawierają rodzaj komórek skóry zwanych fibroblastami, główny materiał przechowywany w biorepozytorium Narodowego Muzeum Historii Naturalnej. Jeśli chodzi o kriokonserwację, fibroblasty mają kilka zalet w porównaniu z innymi typami powszechnie poddawanych kriokonserwacji komórek, takimi jak plemniki, komórki jajowe i zarodki. Nauka nie jest jeszcze w stanie w sposób niezawodny zabezpieczyć plemników, komórek jajowych i zarodków większości gatunków dzikich zwierząt. Jednakże w przypadku wielu gatunków fibroblasty można łatwo poddać kriokonserwacji. Ponadto fibroblasty można pobrać ze skóry zwierzęcia, co jest prostsze niż pobieranie komórek jajowych lub nasienia. W przypadku gatunków, które same w sobie nie mają skóry, np bezkręgowceHagedorn powiedział, że zespół może wykorzystać różnorodne rodzaje próbek w zależności od gatunku, w tym larwy i inny materiał rozmnożeniowy.
Kolejnymi krokami będzie rozpoczęcie serii testów narażenia na promieniowanie kriokonserwowanych fibroblastów na Ziemi, aby pomóc w zaprojektowaniu opakowania, które mogłoby bezpiecznie dostarczyć próbki na Księżyc. Zespół aktywnie poszukuje partnerów i wsparcia do przeprowadzenia dodatkowych eksperymentów na Ziemi i na pokładzie Międzynarodowa Stacja Kosmiczna. Takie eksperymenty zapewniłyby solidne testy odporności prototypowego opakowania na promieniowanie i mikrograwitację związane z podróżami kosmicznymi i przechowywaniem na Księżycu.
Jeśli ich pomysł stanie się rzeczywistością, naukowcy wyobrażają sobie, że księżycowe biorepozytorium stanie się podmiotem publicznym obejmującym publicznych i prywatnych darczyńców, partnerów naukowych, kraje i przedstawicieli społeczeństwa, wyposażonych w mechanizmy wspólnego zarządzania podobne do Globalnego Banku Nasion Svalbardu.
„Nie mówimy, co będzie, jeśli Ziemia upadnie – jeśli Ziemia zostanie biologicznie zniszczona, to biorepozytorium nie będzie miało znaczenia” – powiedział Hagedorn. „Ma to pomóc zrównoważyć klęski żywiołowe i potencjalnie zwiększyć liczbę podróży kosmicznych. Życie jest cenne i, o ile wiemy, rzadkie we wszechświecie. To biorepozytorium zapewnia inne, równoległe podejście do ochrony cennej różnorodności biologicznej Ziemi”.
Odniesienie: „Ochrona różnorodności biologicznej Ziemi poprzez utworzenie księżycowego biorepozytorium” autorstwa Mary Hagedorn, Lynne R Parenti, Robert A Craddock, Pierre Comizzoli, Paula Mabee, Bonnie Meinke, Susan M Wolf, John C Bischof, Rebecca D Sandlin, Shannon N Tessier i Mehmet Toner, 31 lipca 2024 r., Bionauka.
DOI: 10.1093/biosci/biae058
