Epoka lodowcowa w sercu Los Angeles

Utworzono: wtorek, 14 wrzesień 2021 Anna Leszkowska Drukuj E-mail

Z pamiętnika Fulbrightera (6)

 

Stojak 2 1Moja praca w Paleogenomics Laboratory (PGL) dobiega powoli końca. Z pewnością jest to najlepszy okres w moim życiu – zarówno naukowo, jak i prywatnie. Współpraca z kolegami z PGL układa się świetnie, bardzo dużo się nauczyłam.
Na szczególną uwagę zasługuje oczywiście Beth Shapiro, nasza szefowa, która traktuje zespół jak rodzinę. Jest niska, ale bardzo charyzmatyczna i magnetyzująca. Dba o każdy szczegół, chętnie pomaga, walczy o swoich pracowników, chwali ich, pozwala rozwijać skrzydła. I ma niesamowite poczucie humoru. Jej zespół gotowy jest pójść za nią w ogień i jako jego część doskonale wiem dlaczego.
Bardzo podobne podejście do współpracy i entuzjastycznego wspierania młodych naukowców ma także prof. Adam Nadachowski.
Ta wspaniała przygoda na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz nie wydarzyłaby się, gdyby nie jego pomoc - to pan profesor udostępnił mi próby badanych przeze mnie lemingów z okresu plejstocenu i służył cennymi radami podczas planowania projektu i przygotowywania wniosku do Komisji Fulbrighta.

Beth Shapiro jest autorką książki Jak sklonować mamuta, w której opisuje jak działa proces wskrzeszania wymarłych gatunków. Przepis jest następujący: należy przygotować pozbawioną jądra komórkowego (czyli materiału genetycznego) komórkę jajową samicy słonia i uzupełnić ją jądrem komórkowym pobranym z tkanki mamuta włochatego, na przykład wydobytego z wiecznej zmarzliny. Na Syberii odnaleziono już sporo pozostałości mamutów, głównie ich ciosy i kości, ale zdarzają się i kompletne ciała tych zwierząt, bardzo dobrze zakonserwowane, z zachowanymi tkankami miękkimi – skórą, futrem, mięśniami, a nawet treścią żołądkową, co pozwoliło ustalić co mamuty jadły (zdradzę, że były to pędy i gałązki wierzby, olchy, brzozy, młode igliwie i drobne rośliny zielne).
Proces wydaje się być zatem bardzo prosty? Niby tak, ale jakoś Beth nadal mamuta nie ma.

Konserwujący asfalt

Odtwarzanie gatunków wymarłych jest w rzeczywistości bardzo skomplikowane, ale są miejsca gdzie można niektóre z nich zobaczyć. Przynajmniej w kawałkach.
Jednym z takich miejsc jest muzeum i grupa dołów smołowych La Brea Tar Pits, znajdujące się w samym sercu Los Angeles. „Brea” to po hiszpańsku asfalt lub smoła. Od wielu tysięcy lat na obszarze dzisiejszego Hancock Park z ziemi wyciekał naturalny asfalt, a powstające jeziorka pokryte były kurzem i liśćmi, ograniczającymi ich widoczność. Jeziorka były zatem bardzo niebezpieczne i stanowiły śmiertelną pułapkę. Zwierzęta wpadały do środka i umierały, a ich nawoływania przyciągały drapieżniki, które skuszone łatwym łupem, dzieliły los swoich potencjalnych ofiar. Asfalt zachował również mikroskamieniałości: szczątki drewna i roślin, kości gryzoni, owady, mięczaki, nasiona, liście czy ziarna pyłku.

Przez wiele stuleci smoła kryła kości setek uwięzionych w niej zwierząt. Datowania zachowanych okazów wskazały, że wiek najstarszego znanego materiału z wycieków La Brea to… 38 000 lat! Kości zwierząt gromadziły się w dołach w okresie między 10 a 20 tysiącami lat temu, w czasach epoki lodowcowej. Wiele z nich można dziś oglądać w Muzeum George'a C. Page'a, które opowiada historię dołów smołowych i prezentuje wydobyte z nich okazy. W otaczającym muzeum parku można zobaczyć doły smoły i naturalnej wielkości modele prehistorycznych zwierząt walczących o życie. Spośród ponad 100 dołów obecnych na terenie La Brea, tylko Pit 91 i tzw. Projekt 23 są regularnie przekopywane przez naukowców.

Dziś, zbliżając się do La Brea, nadal czuję charakterystyczny zapach roztopionego w słońcu asfaltu, bo wciąż wycieka tam ropa naftowa – gdy dotrze na powierzchnię, jej lżejsze frakcje odparowują, a reszta tworzy asfaltowe kałuże. Asfalt zwykle twardnieje, tworząc kopce, które można zobaczyć w kilku miejscach Hancock Park.
Ten niezwykły paleontologiczny skarbiec odkryto przez przypadek. Pierwotnie znajdowała się tu kopalnia asfaltu. Przez wiele lat na terenie La Brea znajdowano pokryte smołą kości, ale nie rozpoznawano ich jako skamieniałości, sądząc, że są to kości współczesnych zwierząt żyjących w okolicy (koni, bydła, psów czy wielbłądów), które wpadły do dołów smołowych. Dopiero w roku 1901 geolog z Union Oil rozpoznał w kościach prehistoryczne zwierzęta i w latach 1913-1915 na dobre zadomowili się tu naukowcy.

Wśród znalezisk znajdują się m.in. szczątki kotów szablozębnych (smilodonów), wymarłych wilków Canis dirus, pradawnych bizonów i koni, olbrzymich leniwców naziemnych, niedźwiedzi jaskiniowych, żółwi, ślimaków, małży, krocionogów, ryb, susłów i lwów amerykańskich. Odkryto również wiele szkieletów plejstoceńskich mamutów, w tym prawie nienaruszony szkielet osobnika, którego nazywano Zed - jedyne brakujące elementy jego szkieletu to tylna noga, krąg i czubek czaszki, które zostały odcięte przez sprzęt budowlany w ramach przygotowań do… budowy konstrukcji parkingu. W dołach smołowych odnaleziono również częściowy szkielet ludzki (kobiecy), datowany na około 10 tysięcy lat oraz kości kota szablozębnego, datowane na około 15 tysięcy lat, z charakterystycznymi nacięciami, które mogą być śladami prymitywnych narzędzi.
Znaleziska pozwalają także odtworzyć klimat panujący podczas epoki lodowcowej na terenie Los Angeles. Tereny południowej Kalifornii pokrywała wtedy zimna i sucha stepo-tundra porośnięta trawami, ziołami i niskimi krzewami.

Teraz, gdy siedziałam w laboratorium, za oknem widać było skutki kolejnych zmian klimatu – w Kalifornii znów zaczynał się sezon pożarów. Mieszkańcy Santa Cruz obserwują sytuację z niepokojem, mając nadzieję, że nie powtórzy się sytuacja sprzed roku, kiedy to przez wiele tygodni płonęły olbrzymie obszary blisko miasta. Czarny dym gryzł w oczy, a Santa Cruz pokryte było warstwą ciemnego popiołu. Wielu ludzi straciło domy, wielu ewakuowano, spłonęły całe połacie lasów. Najbardziej dziwiło to, że pożary dotykały terenów położonych nad samym oceanem! Kilka kroków do wody, a jednak wszystko jest wyschnięte na wiór. Co zaskakujące, w Santa Cruz temperatury od początku kwietnia są niezmienne – rano 15 stopni Celsjusza, po południu „zaledwie” 20-24 stopnie Celsjusza (temperatura odczuwalna). Zaskoczeniem były upały w Kanadzie i… w Laponii (powyżej 35 stopni Celsjusza)!

Balto i Togo

Odkąd zdjęto restrykcje, w laboratorium zrobiło się tłoczno – w końcu nie było limitu osób i można było zajmować wszystkie blaty! W międzyczasie rozmawialiśmy o swoich projektach i tak dowiedziałam się o niezwykłej historii bohaterskiego psa Balto, którego próby tkanek były analizowane przez jednego z postdoków. Balto, syberyjski husky, urodził się i mieszkał w mieście Nome na Alasce. W styczniu 1925 roku dzieci w Nome zaczęły chorować na błonicę i miastu groziła epidemia. Trzeba było działać natychmiast, a jedynym rozwiązaniem było jak najszybsze przetransportowanie antytoksyny ze szpitala w Anchorage, oddalonego o 1600 kilometrów. Najbliższa stacja kolejowa znajdowała się jednak 1000 kilometrów od Nome, a zła pogoda uniemożliwiła transport drogą powietrzną czy wodną.

I tak oto w drogę (podzieloną na etapy) ruszyły psie zaprzęgi! Nie było łatwo, bo warunki pogodowe były naprawdę bardzo trudne – wiatr wiał z prędkością 100 kilometrów na godzinę, a mróz sięgał 40 stopni Celsjusza poniżej zera. Paczkę z lekarstwem przekazano właścicielowi zaprzęgu z Balto, który wcześniej pracował w zaprzęgach dla kopalni w Nome. Natychmiast ruszono w drogę powrotną, ale niestety już po paru godzinach właściciel zaprzęgu doznał ślepoty śnieżnej. Zaprzęg jednak nie zatrzymywał się – pomimo zamieci, przez następne 20 godzin Balto biegł przed siebie, prowadzony przez niezawodny instynkt prosto do celu.

Obliczono, że wszystkie etapy karkołomnej wyprawy, liczące łącznie 674 mile (około 1100 kilometrów) powinny potrwać 13 dni. Wyczerpane psy wróciły do Nome po 127,5 godzinach, czyli… po niecałych 6 dniach! I uratowały życie chorych dzieci oraz uchroniły miasteczko przed wybuchem epidemii.
Balto stał się bohaterem, a pod koniec 1925 roku w Central Parku w Nowym Jorku odsłonięto jego pomnik. Po śmierci w 1933 roku ciało Balto zostało zakonserwowane i dziś można go oglądać w Cleveland Museum of Natural History, sam Balto został bohaterem wielu filmów. Okazuje się jednak, że najdłuższy i najtrudniejszy etap trasy do Nome (prowadzący przez zamarzniętą zatokę) pokonał inny zaprzęg, którego liderem był pies Togo, zapomniany bohater! Od 1973 roku na cześć Balto i reszty dzielnej ekipy na Alasce organizowany jest wyścig Idiatord, jeden z najbardziej prestiżowych i najtrudniejszych wyścigów psich zaprzęgów w Ameryce Północnej.

Genetyczne pamiątki

W PGL dużym powodzeniem cieszyły się także analizy paleoklimatyczne, wykorzystujące zapisy osadowe z okresów glacjałów i interglacjałów, na przykład osady lodowcowe, jeziorne czy jaskiniowe. Osady te okazują się skarbnicą wiedzy, można w nich na przykład znaleźć antyczny DNA różnych roślin i zwierząt. Analizy osadów z jaskini Satsurblia w Gruzji, datowanych na 25 tysięcy lat ujawniły DNA ludzkie (ze znaczną zawartością komponentu euroazjatyckiego, który jest charakterystyczny dla większości poglacjalnych populacji ludzi z obszaru północnej Afryki, Bliskiego Wschodu i części Europy), DNA wilka (wykazujący znaczne podobieństwo do wymarłych wilków i psów z obszarów Eurazji, reprezentujący wcześniej nieznaną i prawdopodobnie wymarłą linię kaukaską) oraz DNA żubra nizinnego (wykazujący, że struktura populacji tego gatunku znacznie zmieniła się od czasów ostatniego zlodowacenia). Przykłady te jasno pokazują, że analizy osadów dostarczają nowych danych na temat historii ewolucyjnej i filogeografii.

Z kolei Beth Shapiro i Ed Green porównali genomy ludzi współczesnych i archaiczne genomy różnych hominidów (m.in. neandertalczyków czy denisowian), aby odtworzyć wzorce mieszania się genów pomiędzy tymi grupami w przeszłości. Opracowany przez nich algorytm wykazał, że jedynie 1,5-7% genomu współczesnych ludzi jest unikatowe (czyli niedzielone z genomami innych hominidów), a w ciągu ostatnich 600 tysięcy lat genom Homo sapiens ulegał ciągłym zmianom adaptacyjnym, głównie w obrębie genów odpowiedzialnych za rozwój i funkcjonowanie mózgu.

Analizy te wykazały również, że ewolucja ludzi współczesnych składała się z kilku intensywnych etapów, swoistych eksplozji zmian. Beth i Ed potwierdzili oczywiście wymianę genów między ludźmi współczesnymi i neandertalczykami – geny naszych wymarłych krewnych znaleźć można w populacjach euroazjatyckich i afrykańskich. Przeniesienie genów neandertalczyków do genomów populacji euroazjatyckich wydarzyło się całkiem niedawno (w skali całego procesu ewolucji człowieka współczesnego), bo „jedynie” około 74 tysięcy lat temu. Wzorce zmienności sugerują, że wymiana ta dokonała się w niewielkiej grupie, która później rozprzestrzeniła się na obszary całej Eurazji, niosąc ze sobą genetyczną „pamiątkę”. Z kolei współczesne populacje ludzi z obszarów Australii i Oceanii wykazują ślady wymiany genów z denisowianami (szczątki tych hominidów po raz pierwszy odkryto w Denisowej Jaskini na Syberii).

Nie ukrywam, że kręci mi się w oku łezka, gdy pomyślę, że już czas wracać i opuścić to niezwykłe miejsce i tych niezwykłych ludzi. Od lat współpracuję z różnymi ośrodkami naukowymi, ale Paleogenomics Laboratory jest miejscem wyjątkowym. Bardzo podoba mi się jego organizacja i na pewno zabiorę ze sobą wiele przyjaźni, przemyśleń i… wzorów do naśladowania. Być może kiedyś będę miała szansę odtworzyć je w swoim zespole. Być może kiedyś tu wrócę.
Joanna Stojak

Dr Joanna Stojak jest stypendystką Fulbright Senior Award 2020/2021 na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz.

 

Odsłony: 124
Our website is protected by DMC Firewall!