Auferstehung: Im sibirischen Permafrost haben Rädertierchen mehr als 24.000 Jahre eingefroren überdauert – und sind nun wieder zum Leben erwacht. Die winzigen Wassertiere sind für ihre Kältetoleranz bekannt, dass sie aber Jahrtausende unbeschadet einfrieren können, ist neu. Als die uralten Eisproben im Labor aufgetaut wurden, begannen die kleinen Wassertiere zu fressen und sich zu vermehren als wäre nichts geschehen, wie die Forschenden im Fachmagazin „Current Biology“ berichten.
Es gibt eine ganze Reihe von Organismen, die Kälte und sogar das Gefrieren schadlos überstehen. Vor allem viele Organismen der Arktis sind an solche Bedingungen angepasst. Wie lange Organismen aber lebendig eingefroren bleiben können, ist bislang unklar. Zu den ältesten wieder „auferweckten“ Lebewesen gehören bis zu 1.500 Jahre im Permafrost gefrorene Moose, aber auch Bakterien und Jahrhunderte im Eis konservierte Viren. Das Erbmolekül DNA kann immerhin bis zu einer Million Jahre im Eis überdauern.
24.000 Jahre im Permafrost eingefroren
Einen weiteren Überlebenskünstler im Eis haben nun Lyubov Shmakova vom Boden-Cryologie-Labor in Russland und seine Kollegen entdeckt. Aufgespürt haben sie ihn in einem Bohrkern aus dem Permafrost-Grund des Alazeya-Flusses in Nordosten Sibiriens. Als das Team Proben aus einer Schicht rund 3,50 Meter unter dem Flussbett im Labor auftaute, begannen darin mehrere Rädertierchen umherzuschwimmen – mikroskopisch kleine Mehrzeller, die ihre Nahrung durch zwei wimpernbesetzte Räderorgane am Kopf herbeistrudeln.
Nähere Analysen ergaben, dass diese winzigen Wassertiere nicht durch moderne Kontamination in die Proben gelangt sein konnten – sie mussten aus dem Permafrost stammen. Datierungen zufolge war die Schicht, aus der die Rädertierchen stammen, rund 24.000 Jahre alt und seither dauerhaft gefroren, wie das Forschungsteam berichtet. Damit müssen auch die Rädertierchen diese Zeit im Eis überdauert haben.
Nach dem Auftauen geht das Leben wieder los
„Dies ist der bisher eindeutigste Beleg dafür, dass auch mehrzellige Tiere zehntausende von Jahren in Kryptobiose überdauern können – in einen Zustand von fast vollständig gestopptem Metabolismus“, sagt Shmakovas Kollege Stas Malavin. Einmal aufgetaut, ließen sich die Rädertierchen aus dem Permafrost kultivieren und vermehrten sich wie bei ihnen üblich durch Parthenogenese – ohne Paarung mit einem Männchen.
Genanalysen ergaben, dass diese Rotiferen zur Gattung Adineta gehörten, einer noch heute in verschiedensten Gewässern und Klimazonen vorkommenden Rotiferengruppe. Die im Permafrost entdeckte Art ähnelt genetisch am ehesten einer in Belgien isolierten Variante der Spezies Adineta vaga, stellt aber eine eigene Art dar, so das Team.
Biochemischer Schutz gegen Frostschäden
Von Rädertierchen war bereits bekannt, dass sie extreme Kälte von bis zu minus 20 Grad aushalten und auch Hunger, Trockenheit und Sauerstoffmangel in diesem Überdauerungszustand überstehen. Doch wie lange die Organismen eingefroren bleiben können, ohne Schaden zu nehmen, war bislang unklar. Um herauszufinden, wie diese Rädertierchen das lange Einfrieren übersehen, führten Shmakova und sein Team verschiedene Einfriertests mit 144 Nachkommen der aufgetauten Exemplare durch.
Das Ergebnis: Die Permafrost-Rädertierchen überstanden selbst mehrere Zyklen des langsamen Einfrieren und Wiederauftauens problemlos. Obwohl dabei potenziell schädliche Eiskristalle in den Geweben entstehen, blieben die Rotiferen unbeschadet. „Das deutet darauf hin, dass diese Adineta-Art effektive biochemische Schutzmechanismen für ihre Organe und Zellen entwickelt hat“, erklären die Wissenschaftler.
Interessant für Kryoschlaf und Kryokonservierung
„Die Botschaft unserer Entdeckung ist, dass auch ein mehrzelliger Organismus für tausende von Jahren eingefroren und danach wieder zum Leben erweckt werden kann – ein solcher Kryoschlaf ist der Traum vieler Science-Fiction-Autoren“, sagt Malavin. „Aber natürlich ist diese Art des lebendigen Einfrierens umso schwieriger, je komplexer ein Organismus ist. Bei Säugetieren ist es bisher noch nicht gelungen.“
Die Forscher hoffen nun, durch weitere Untersuchungen an den wiederauferweckten Rädertierchen mehr Informationen über deren biochemische Frostschutzmechanismen zu erhalten. Die dadurch gewonnenen Erkenntnisse könnte dazu beitragen, die Kryokonservierung von Zellen, Geweben, Organen und vielleicht auch ganzen Organismen zu verbessern. (Current Biology, 2021; doi: 10.1016/j.cub.2021.04.077)
Quelle: Cell Press
