Экстремально низкие температуры на поверхности Луны делают ее идеальным местом для сохранения образцов ключевых земных видов.
На протяжении сотен миллионов лет жизнь на Земле сталкивалась с множеством угроз: астероиды, смертельные пандемии, холодные ледниковые периоды и адские извержения вулканов. В наше время угроза изменения климата, пожалуй, является самой серьезной. И катастрофа может разразиться в любой момент.
По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), почти каждый пятый вид, обитающий на суше, имеет высокий риск исчезнуть к 2100 году, если глобальные температуры будут продолжать расти бесконтрольно.
Ситуация в океанах не менее плачевна, о чем хорошо знает морской биолог доктор Мэри Хагедорн, эксперт по коралловым рифам из Национального зоопарка Смитсоновского университета. «Они исчезают быстрее, чем мы успеваем их спасать», — говорит она.
Повседневная работа Хагедорн сосредоточена на криоконсервации кораллов, включая их сперматозоиды и личинки. Если хранить их в глубокой заморозке с помощью жидкого азота, то они, по крайней мере, не исчезнут навсегда. «Как только материал будет должным образом криоконсервирован, он, по сути, навсегда останется в стазисе», — говорит она. «В один прекрасный день их можно будет заново заселить, чтобы помочь стабилизировать экосистемы».
Успех в криоконсервации кораллов привел Хагедорн к тому, что, на первый взгляд, может показаться необычным предложением, недавно представленным миру. Хранилище на Луне, содержащее живые, но замороженные образцы клеток видов, наиболее важных для восстановления экосистем.
От замороженных кораллов до биохранилища на Луне
Может ли этот план действительно сработать? Хагедорн указывает на существующее глобальное хранилище семян на Шпицбергене, Норвегия, за Полярным кругом. В настоящее время в нем хранится более миллиона различных видов семян, и оно призвано защитить наши запасы продовольствия от катастрофической гибели некоторых важнейших мировых культур. Это так называемое «пассивное хранилище», то есть для поддержания семян при температуре -18°C не требуется ни людей, ни энергии.
Однако для глубокой заморозки живых клеток требуется температура ниже -196°C, точки кипения жидкого азота, используемого для криоконсервации. «На Земле нет достаточно холодного места, чтобы создать пассивное хранилище, которое должно поддерживаться при температуре -196°C, — говорит Хагедорн, — поэтому мы подумали о... Луне».
Южный полюс Луны может стать идеальным местом, потому что его части постоянно находятся в тени, и поэтому местная температура всегда ниже этой критической температуры. Кроме того, в средних лунных широтах могут находиться древние и глубокие лавовые трубки, в которых так же холодно.
Кроме перегрева, другой проблемой, которая может ухудшить состояние образцов, является радиация. Не имея защитного магнитного поля, Луна постоянно подвергается бомбардировке высокоэнергетическими частицами от Солнца и других галактик.
По словам Хагедорн, захоронение образцов на глубине не менее двух метров под пыльной лунной поверхностью должно обеспечить достаточную защиту. «Если мы защитимся от этих проблем, образцы смогут сохраняться в течение столетий», — говорит Хагедорн.
Предложение Хагедорн в основном сосредоточено на клетках фибробластах. Они образуют соединительную ткань, которая помогает поддерживать и защищать органы, могут быть легко получены из образцов кожи и обладают замечательным свойством перепрограммирования.
Биологи могут превращать их в стволовые клетки, которые, в свою очередь, способны развиваться во множество различных типов клеток, включая клетки сердца, мозга и крови. Другими словами, их можно использовать для клонирования. «Клетки-фибробласты — идеальный выбор для этого биохранилища», — говорит Хагедорн.
По мере накопления опыта и знаний команда также планирует рассмотреть возможность отправки репродуктивных клеток, таких как яйцеклетки и сперматозоиды. В любом случае, идея заключается в том, чтобы клетки не менее ста особей каждого выбранного вида отправились в лунное хранилище, чтобы обеспечить достаточное генетическое разнообразие в любой реинтродуцированной популяции.
Возможно, все это звучит несколько футуристично, но мы уже знаем, как превратить фибробласты в стволовые клетки в космосе. Эксперименты на Международной космической станции показали, что в условиях микрогравитации это сделать проще, чем на Земле.
Хагедорн считает низкую околоземную орбиту идеальным полигоном для реализации своего плана. «Надеюсь, мы сможем испытать что-то на МКС в ближайшие пять лет, а затем работать дальше, — говорит она.
«Сначала нам нужно убедиться, что эти клетки смогут выжить в условиях радиации, которые они испытают на Луне и по пути туда и обратно». В качестве подопытного кролика Хагедорн выбрала один конкретный вид — звездчатого бычка. Эти маленькие плотоядные рифовые рыбки часто используются в аквариумах.
Первые шаги
В 2023 году Хагедорн собрала десять звездчатых бычков из залива Канеохе на Гавайях. Команда криоконсервировала два брюшных плавника каждой рыбы, включая их фибробластные клетки. Теперь Хагедорн ищет способы доставить эти клетки в космос, чтобы проверить их выносливость и поэкспериментировать с различными типами защитной упаковки.
В настоящее время команда ожидает ответа на вопрос, удалось ли им занять место на Griffin-1 — частной миссии к южному полюсу Луны, запланированной на 2025 год.
Так какие же еще виды могут попасть в список? «Мы хотим спасти функции экосистем Земли, а не исчезающие виды как таковые, — говорит Хагедорн. Это означает, что приоритет видов определяется их способностью помочь нам восстановить окружающую среду, а не тем, насколько они находятся под угрозой».
Среди важных групп, определенных Хагедорн, есть так называемые «экологические инженеры». Это животные, которые изменяют и улучшают окружающую среду. Вспомните червей, которые улучшают структуру почвы, или устриц, которые фильтруют сотни литров морской воды в день.
Есть и первичные производители — организмы, получающие энергию из неживых источников, таких как солнечный свет. В качестве примера можно привести водоросли, растения и некоторые бактерии. Опылители, такие как пчелы и другие насекомые, также, вероятно, попадут в список, поскольку они необходимы для размножения первичных производителей.
Однако было бы неправильно думать, что восстановление земных экосистем — единственная цель лунного биохранилища. Хагедорн также смотрит в будущее освоения космоса человеком. Если все пойдет по плану, первые ботинки будут ходить по Марсу уже в середине этого века.
Будущие поколения, возможно, разработают планы по созданию марсианской среды, чтобы сделать ее более пригодной для жизни. Другие группы включены в список Хагедорн именно по этой причине. К ним относится фауна экстремальных условий — виды животных, которые процветают в таких условиях, с которыми другие виды не могут справиться.
Так сколько же времени это все может занять? При наличии достаточного количества денег и поддержки NASA мы могли бы сделать это прямо сейчас», — говорит Хагедорн, отмечая, что высадка на Луну корабля Apollo была гораздо большим скачком в науке и технике, чем ее предложение. «Мы знаем, как это сделать, можем это сделать и сделаем, но на это могут уйти десятилетия».
Профессор Ян Кроуфорд из Бирбека (Лондонский университет), не участвовавший в создании хранилища, видит в этом плане ценность, но настроен несколько более осторожно. «В настоящее время это неосуществимо, но может стать возможным по мере расширения деятельности человека на Луне», — говорит он.
Он также считает, что для адекватной защиты от радиации потребуется глубина не в два, а в 10 метров. «Это потребует разработки сложной системы бурения», — говорит он.
В освоении космоса никогда не бывает легко, но мы уже не раз показывали, как умеем преодолевать препятствия и творить историю. Если мы в конце концов похороним биоубежище под лунной пылью, то, в зависимости от того, как будет развиваться следующее столетие на Земле, будущие поколения, возможно, будут благодарны нам за то, что мы это сделали».
