Больш высокая тэмпература ў Арктыцы размарожвае вечную мерзлату ў рэгіёне – замарожаны пласт глебы пад зямлёй – і патэнцыйна адраджае вірусы, якія спалі дзясяткі тысяч гадоў.
у той час як пандэмія, выкліканая хваробай з далёкага мінулага, здаецца перадумовай для навукова-фантастычнага фільма, навукоўцы папярэджваюць, што рызыкі, нязначныя, недаацэненыя. Падчас адлігі могуць выкідвацца хімічныя і радыеактыўныя адходы часоў халоднай вайны, што можа нанесці шкоду відам і парушыць экасістэмы.
«Шмат чаго адбываецца з вечнай мерзлатай, што выклікае занепакоенасць, і гэта сапраўды паказвае, чаму вельмі важна, каб мы захоўвалі як мага большую частку вечнай мерзлаты ў замарожаным выглядзе», — сказаў Кімберлі Майнер, навуковец па клімаце з Лабараторыі рэактыўнага руху NASA Каліфарнійскага тэхналагічнага інстытута ў Пасадэне, Каліфорнія.
Вечная мерзлата ахоплівае адну пятую паўночнага паўшар'я і доўгі час падтрымлівае арктычную тундру і барэальныя лясы Аляскі, Канады і Расіі. Ён дзейнічае як капсула часу, захоўваючы муміфікаваныя астанкі некалькіх вымерлых істот, якіх навукоўцы змаглі выявіць і прааналізаваць за апошнія гады, у тым ліку двух пячорных ільвянят і шарсцістага насарога.
Вечная мерзлата з'яўляецца прыдатным сховішчам не толькі таму, што яна халодная; гэта таксама бескіслароднае асяроддзе, куды не пранікае святло. Аднак цяперашняя тэмпература ў Арктыцы награваецца ў чатыры разы хутчэй, чым на астатняй частцы Зямлі, падрываючы верхні пласт вечнай мерзлаты ў рэгіёне.
Жан-Мішэль Клаверы, заслужаны прафесар медыцыны і геномікі ў Школе медыцыны Універсітэта Экс-Марсэль у Марсэлі, Францыя, пратэставаў узоры зямлі, узятыя з вечнай мерзлаты Сібіры, каб даведацца, ці з'яўляюцца якія-небудзь вірусныя часціцы, якія змяшчаюцца ў іх, заразнымі. Ён шукае «вірусы-зомбі», як ён іх называе, і некаторыя знайшоў.
Паляўнічы на вірусы
Клаверы вывучае пэўны тып віруса, які ён упершыню адкрыў у 2003 годзе. Вядомыя як гіганцкія вірусы, яны значна большыя за тыповую разнавіднасць і бачныя ў звычайны светлавы мікраскоп, а не ў больш магутны электронны мікраскоп, што робіць іх добрай мадэллю для такога тыпу лабараторных работ.
Яго намаганні па выяўленні вірусаў, замарожаных у вечнай мерзлаце, былі часткова натхнёныя групай расійскіх навукоўцаў, якія ў 2012 годзе ажывілі палявую кветку з 30,000 XNUMX-гадовай тканіны насення, знойдзенай у нары вавёркі. (З тых часоў навукоўцы таксама паспяхова вярнулі да жыцця старажытных мікраскапічных жывёл.)
У 2014 годзе яму ўдалося ажывіць вірус, які ён і яго каманда вылучылі з вечнай мерзлаты, зрабіўшы яго заразным упершыню за 30,000 XNUMX гадоў, уставіўшы яго ў культуру клетак. У мэтах бяспекі ён вырашыў даследаваць вірус, які можа паражаць толькі аднаклетачных амёб, а не жывёл або людзей.
Ён паўтарыў гэты подзвіг у 2015 годзе, вылучыўшы іншы тып віруса, які таксама быў накіраваны на амёб. І ў сваім апошнім даследаванні, апублікаваным 18 лютага ў часопісе Viruses, Клаверы і яго каманда вылучылі некалькі штамаў старажытнага віруса з некалькіх узораў вечнай мерзлаты, узятых з сямі розных месцаў па ўсёй Сібіры, і паказалі, што кожны з іх можа заражаць культываваную клетку амёбы.
Гэтыя апошнія штамы прадстаўляюць пяць новых сямействаў вірусаў у дадатак да двух, якія ён аднавіў раней. Самаму старому было амаль 48,500 16 гадоў, заснаванае на радыёвугляродным датаванні глебы, і ўзята з пробы зямлі, узятай з падземнага возера на глыбіні 52 метраў (27,000 футы) пад паверхняй. Самым маладым узорам, знойдзеным у змесціве страўніка і абалонцы астанкаў шарсцістага маманта, было XNUMX XNUMX гадоў.
Тое, што вірусы, якія заражаюць амёбамі, усё яшчэ заразныя праз столькі часу, сведчыць аб патэнцыяльна большай праблеме, сказаў Клаверы. Ён баіцца, што людзі разглядаюць яго даследаванне як навуковую цікаўнасць і не ўспрымаюць перспектыву вяртання старажытных вірусаў да жыцця як сур'ёзную пагрозу грамадскаму здароўю.
«Мы разглядаем гэтыя вірусы, якія заражаюць амёб, як сурагаты ўсіх іншых магчымых вірусаў, якія могуць быць у вечнай мерзлаце», — сказаў Клаверы CNN.
"Мы бачым сляды многіх, многіх, многіх іншых вірусаў", - дадаў ён. «Такім чынам, мы ведаем, што яны там. Мы не ведаем дакладна, што яны яшчэ жывыя. Але мы мяркуем, што калі вірусы амёбы ўсё яшчэ жывыя, няма прычын, па якіх іншыя вірусы не будуць жывыя і не здольныя заразіць сваіх гаспадароў».
Прэцэдэнт заражэння чалавека
У вечнай мерзлаце знойдзеныя сляды вірусаў і бактэрый, здольных заразіць чалавека.
Узор лёгкіх з цела жанчыны, эксгумаваны ў 1997 годзе з вечнай мерзлаты ў вёсцы на паўвостраве Сьюард на Алясцы, утрымліваў геномны матэрыял штаму грыпу, адказнага за пандэмію 1918 года. У 2012 годзе навукоўцы пацвердзілі, што 300-гадовыя муміфікаваныя астанкі жанчыны, пахаванай у Сібіры, утрымліваюць генетычныя прыкметы віруса, які выклікае воспу.
Успышка сібірскай язвы ў Сібіры, якая закранула дзясяткі людзей і больш за 2,000 паўночных аленяў у перыяд з ліпеня па жнівень 2016 года, таксама была звязана з больш глыбокім адтаваннем вечнай мерзлаты падчас выключна гарачага лета, што дазволіла старым спорам Bacillus anthracis зноў усплыць на паверхню са старых магільнікаў або туш жывёл.
Біргіта Эвенгард, ганаровы прафесар кафедры клінічнай мікрабіялогіі Універсітэта Умеа ў Швецыі, сказала, што неабходна лепш сачыць за рызыкай, якую ўяўляюць патэнцыйныя патагенныя мікраарганізмы ў раставанні вечнай мерзлаты, але перасцерагла ад палярнага падыходу.
«Вы павінны памятаць, што наша імунная абарона была распрацавана ў цесным кантакце з мікрабіялагічным асяроддзем», - сказаў Эвенгорд, які з'яўляецца часткай CLINF Nordic Center of Excellence, групы, якая даследуе ўплыў змены клімату на распаўсюджанасць інфекцыйных захворванняў у людзей і жывёл у паўночных рэгіёнах.
«Калі ў вечнай мерзлаце схаваны вірус, з якім мы не кантактавалі тысячы гадоў, магчыма, наша імунная абарона недастатковая», — сказала яна. «Правільна паважаць сітуацыю і быць актыўнымі, а не проста рэагаваць. А спосаб барацьбы са страхам - гэта веды».
Вядома, у рэальным свеце навукоўцы не ведаюць, як доўга гэтыя вірусы могуць заставацца інфекцыйнымі пасля ўздзеяння сучасных умоў, або наколькі верагодна, што вірус сустрэне падыходнага гаспадара. Не ўсе вірусы з'яўляюцца ўзбуджальнікамі, якія могуць выклікаць захворванне; некаторыя з іх дабраякасныя або нават карысныя для сваіх гаспадароў. І хаця ў Арктыцы пражывае 3.6 мільёна чалавек, Арктыка ўсё яшчэ застаецца маланаселеным месцам, што робіць рызыку заражэння чалавека старажытнымі вірусамі вельмі нізкай.
Тым не менш, «рызыка абавязкова ўзрасце ў кантэксце глабальнага пацяплення», - сказаў Клаверы, «пры якім адтаванне вечнай мерзлаты будзе працягваць паскарацца, і ўсё больш людзей будзе засяляць Арктыку ў выніку прамысловых прадпрыемстваў».
І Клаверы не адзіны, хто папярэджвае, што гэты рэгіён можа стаць спрыяльнай глебай для наступнага з'яўлення - калі вірус пераскоквае ў новага гаспадара і пачынае распаўсюджвацца.
У мінулым годзе група навукоўцаў апублікавала даследаванне ўзораў глебы і азёрных адкладаў, узятых з возера Хазен, прэснаводнага возера ў Канадзе, размешчанага за Палярным кругам. Яны секвенировали генетычны матэрыял у ападках, каб вызначыць вірусныя сігнатуры і геномы патэнцыйных гаспадароў - раслін і жывёл - у гэтым раёне.
Выкарыстоўваючы аналіз камп'ютэрнай мадэлі, яны выказалі здагадку, што рызыка распаўсюджвання вірусаў на новых гаспадароў была вышэй у месцах, блізкіх да месцаў, дзе вялікая колькасць талай ледавіковай вады сцякала ў возера - сцэнар, які становіцца больш верагодным па меры пацяплення клімату.
Невядомыя наступствы
Выяўленне вірусаў і іншых небяспек, якія ўтрымліваюцца ў пацяпленні вечнай мерзлаты, з'яўляецца першым крокам да разумення таго, якую небяспеку яны ўяўляюць для Арктыкі, сказаў Майнер з Лабараторыі рэактыўнага руху NASA. Іншыя праблемы ўключаюць колькаснае вызначэнне таго, дзе, калі, як хутка і наколькі глыбока адтае вечная мерзлата.
Адтаванне можа быць паступовым працэсам усяго за некалькі сантыметраў за дзесяцігоддзе, але адбываецца і больш хутка, напрыклад, у выпадку масіўных апусцяў зямлі, якія могуць раптоўна агаліць глыбокія і старажытныя пласты вечнай мерзлаты. Працэс таксама выкідвае ў атмасферу метан і вуглякіслы газ - ігнаруемы і недаацэнены фактар змены клімату.
У артыкуле 2021 года, апублікаваным у навуковым часопісе Nature Climate Change, Майнер каталагізаваў шэраг патэнцыйных небяспек, якія зараз застылі ў арктычнай вечнай мерзлаце.
Гэтыя магчымыя небяспекі ўключалі пахаваныя адходы ад здабычы цяжкіх металаў і хімічных рэчываў, такіх як пестыцыд ДДТ, які быў забаронены ў пачатку 2000-х. Радыёактыўныя матэрыялы таксама былі скінутыя ў Арктыцы - Расіяй і Злучанымі Штатамі - пасля пачатку ядзерных выпрабаванняў у 1950-х гадах.
«Рэзкае адліга хутка агаляе старыя гарызонты вечнай мерзлаты, вызваляючы злучэнні і мікраарганізмы, захаваныя ў больш глыбокіх пластах», — адзначылі Майнер і іншыя даследчыкі ў артыкуле 2021 года.
У даследчай працы Майнер назваў прамое заражэнне людзей старажытнымі патагеннымі мікраарганізмамі, выпушчанымі з вечнай мерзлаты, «у цяперашні час малаверагодным».
Аднак Майнер сказала, што яе хвалюе тое, што яна назвала «мікраарганізмамі Мафусаіла» (названага ў гонар біблейскай постаці з самай доўгай працягласцю жыцця). Гэта арганізмы, якія могуць прыўнесці дынаміку старажытных і вымерлых экасістэм у сучасную Арктыку з невядомымі наступствамі.
Паўторнае з'яўленне старажытных мікраарганізмаў можа змяніць склад глебы і вегетатыўны рост, магчыма, яшчэ больш паскараючы наступствы змены клімату, сказаў Майнер.
"Нам сапраўды незразумела, як гэтыя мікробы будуць узаемадзейнічаць з сучасным асяроддзем", - сказала яна. «Гэта не зусім эксперымент, які, я думаю, кожны з нас хоча правесці».
Лепшы курс дзеянняў, сказаў Майнер, - гэта паспрабаваць спыніць адлігу і больш шырокі кліматычны крызіс і назаўсёды захаваць гэтыя небяспекі ў вечнай мерзлаце.
