По-високите температури в Арктика размразяват вечната замръзналост в региона – замръзнал слой почва под земята – и потенциално съживяват вируси, които са били латентни от десетки хиляди години.
докато пандемия, причинена от болест от далечното минало, изглежда като предпоставка за научнофантастичен филм, учените предупреждават, че рисковете, които са незначителни, са подценени. По време на размразяването могат да бъдат освободени химически и радиоактивни отпадъци от Студената война, които потенциално да навредят на видовете и да нарушат екосистемите.
„С вечната замръзналост се случват много неща, които са повод за безпокойство, и това наистина показва защо е изключително важно да запазим възможно най-голяма част от вечната замръзналост,“ каза Кимбърли Майнър, учен по климата в Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Калифорнийски технологичен институт в Пасадена, Калифорния.
Вечната замръзналост обхваща една пета от северното полукълбо и отдавна поддържа арктическата тундра и бореалните гори на Аляска, Канада и Русия. Той действа като капсула на времето, съхранявайки мумифицираните останки на няколко изчезнали същества, които учените успяха да открият и анализират през последните години, включително две пещерни лъвчета и вълнест носорог.
Вечната замръзналост е подходяща среда за съхранение не само защото е студена; също така е среда без кислород, в която светлината не прониква. Настоящите температури в Арктика обаче се затоплят до четири пъти по-бързо от останалата част от земята, подкопавайки горния слой на вечно замръзналата почва в региона.
Жан-Мишел Клавери, почетен професор по медицина и геномика в Медицинския факултет на Екс-Марсилия в Марсилия, Франция, е тествал земни проби, взети от сибирската вечна замръзналост, за да види дали някакви вирусни частици, съдържащи се там, все още са инфекциозни. Той търси „зомби вируси“, както ги нарича, и е открил някои.
Ловецът на вируси
Claverie изучава конкретен тип вирус, който за първи път открива през 2003 г. Известни като гигантски вируси, те са много по-големи от типичното разнообразие и се виждат под обикновен светлинен микроскоп, а не под по-мощен електронен микроскоп – което ги прави добър модел за това вид лабораторна работа.
Усилията му да открие вируси, замръзнали във вечната замръзналост, са отчасти вдъхновени от екип руски учени, които през 2012 г. съживиха диво цвете от 30,000 XNUMX-годишна семенна тъкан, намерена в дупка на катерица. (Оттогава учените също успешно върнаха към живот древни микроскопични животни.)
През 2014 г. той успя да съживи вирус, който той и неговият екип изолираха от вечната замръзналост, правейки го заразен за първи път от 30,000 XNUMX години, като го вмъкнаха в култивирани клетки. От съображения за безопасност той беше избрал да изследва вирус, който може да се насочи само към едноклетъчни амеби, а не към животни или хора.
Той повтори подвига през 2015 г., като изолира различен тип вирус, който също е насочен към амебите. И в последното си изследване, публикувано на 18 февруари в списание Viruses, Claverie и неговият екип изолираха няколко щама на древен вирус от множество проби от вечна замръзналост, взети от седем различни места в Сибир, и показаха, че всеки може да зарази култивирани клетки от амеба.
Тези най-нови щамове представляват пет нови семейства вируси, в допълнение към двете, които той бе съживил преди това. Най-старият е на почти 48,500 16 години, базиран на радиовъглеродно датиране на почвата, и идва от земна проба, взета от подземно езеро на 52 метра (27,000 фута) под повърхността. Най-младите проби, открити в съдържанието на стомаха и козината на останките на вълнест мамут, са на XNUMX XNUMX години.
Това, че вирусите, заразяващи амеба, все още са инфекциозни след толкова време, е показателно за потенциално по-голям проблем, каза Клавери. Той се опасява, че хората смятат изследването му за научно любопитство и не възприемат перспективата древните вируси да се върнат към живота като сериозна заплаха за общественото здраве.
„Ние разглеждаме тези вируси, заразяващи амеба, като заместители на всички други възможни вируси, които може да са във вечната замръзналост“, каза Клавери пред CNN.
„Виждаме следи от много, много, много други вируси“, добави той. „Значи знаем, че са там. Не знаем със сигурност дали са още живи. Но нашето разсъждение е, че ако вирусите амеба са все още живи, няма причина другите вируси да не са все още живи и способни да заразят собствените си гостоприемници.
Прецедент за заразяване на хора
Следи от вируси и бактерии, които могат да заразят хората, са открити запазени във вечната замръзналост.
Белодробна проба от тялото на жена, ексхумирана през 1997 г. от вечна замръзналост в село на полуостров Сюард в Аляска, съдържа геномен материал от щама на грипа, отговорен за пандемията от 1918 г. През 2012 г. учените потвърдиха, че 300-годишните мумифицирани останки на жена, погребана в Сибир, съдържат генетичните сигнатури на вируса, който причинява едра шарка.
Избухването на антракс в Сибир, което засегна десетки хора и повече от 2,000 северни елена между юли и август през 2016 г., също е свързано с по-дълбокото размразяване на вечната замръзналост през изключително горещите лета, което позволява на старите спори на Bacillus anthracis да изплуват отново от стари гробища или животински трупове.
Биргита Евенгорд, почетен професор в катедрата по клинична микробиология на университета Умеа в Швеция, каза, че трябва да има по-добро наблюдение на риска, породен от потенциални патогени в размразяването на вечната замръзналост, но предупреди срещу тревожен подход.
„Трябва да запомните, че нашата имунна защита е разработена в близък контакт с микробиологичната среда“, каза Evengård, който е част от CLINF Nordic Center of Excellence, група, която изследва ефектите от изменението на климата върху разпространението на инфекциозни заболявания при хората и животни в северните райони.
„Ако има вирус, скрит във вечната замръзналост, с който не сме били в контакт от хиляди години, възможно е нашата имунна защита да не е достатъчна“, каза тя. „Правилно е да уважавате ситуацията и да бъдете проактивни, а не само реактивни. А начинът да се бориш със страха е да имаш знание.”
Разбира се, в реалния свят учените не знаят колко дълго тези вируси могат да останат инфекциозни, след като бъдат изложени на днешните условия, или каква е вероятността вирусът да срещне подходящ гостоприемник. Не всички вируси са патогени, които могат да причинят заболяване; някои са доброкачествени или дори полезни за техните домакини. И въпреки че е дом на 3.6 милиона души, Арктика все още е слабо населено място, което прави риска от излагане на хората на древни вируси много нисък.
И все пак, „рискът е длъжен да се увеличи в контекста на глобалното затопляне“, каза Клавери, „при което размразяването на вечната замръзналост ще продължи да се ускорява и повече хора ще населят Арктика в резултат на индустриални начинания.“
И Claverie не е единственият, който предупреждава, че регионът може да се превърне в благоприятна почва за второстепенно събитие – когато вирус прескочи в нов гостоприемник и започне да се разпространява.
Миналата година екип от учени публикува изследване на проби от почва и езерни седименти, взети от езерото Хейзън, сладководно езеро в Канада, разположено в Арктическия кръг. Те секвенираха генетичния материал в утайката, за да идентифицират вирусни подписи и геноми на потенциални гостоприемници – растения и животни – в района.
Използвайки анализ на компютърен модел, те предполагат, че рискът от разпространение на вируси към нови гостоприемници е по-висок на места, близки до местата, където големи количества ледникова стопена вода се вливат в езерото – сценарий, който става по-вероятен със затоплянето на климата.
Неизвестни последствия
Идентифицирането на вируси и други опасности, съдържащи се в затоплящата се вечна замръзналост, е първата стъпка към разбирането какъв риск те представляват за Арктика, каза Майнер от Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА. Други предизвикателства включват количествено определяне къде, кога, колко бързо и колко дълбоко ще се размрази вечната замръзналост.
Размразяването може да бъде постепенен процес от най-малко сантиметри на десетилетие, но също така се случва по-бързо, като например в случай на масивни срутвания на земя, които могат внезапно да разкрият дълбоки и древни слоеве от вечна замръзналост. Процесът също отделя метан и въглероден диоксид в атмосферата – пренебрегван и подценяван двигател на изменението на климата.
Майнер каталогизира набор от потенциални опасности, които понастоящем са замръзнали във вечно замръзналата почва в Арктика, в статия от 2021 г., публикувана в научното списание Nature Climate Change.
Тези възможни опасности включват заровени отпадъци от добива на тежки метали и химикали като пестицида DDT, който беше забранен в началото на 2000-те години. Радиоактивен материал също е бил изхвърлян в Арктика – от Русия и Съединените щати – след появата на ядрените опити през 1950-те години на миналия век.
„Внезапното размразяване бързо разкрива стари хоризонти на вечна замръзналост, освобождавайки съединения и микроорганизми, изолирани в по-дълбоките слоеве“, отбелязват Майнер и други изследователи в доклада от 2021 г.
В изследователската статия Майнър окачестви директното заразяване на хора с древни патогени, освободени от вечно замръзналата земя, като „понастоящем малко вероятно“.
Майнер обаче каза, че се тревожи за това, което тя нарече „микроорганизми Метусал“ (наречено на библейската фигура с най-дълъг живот). Това са организми, които биха могли да пренесат динамиката на древни и изчезнали екосистеми в днешна Арктика с неизвестни последици.
Повторната поява на древни микроорганизми има потенциала да промени състава на почвата и вегетативния растеж, вероятно допълнително ускорявайки ефектите от изменението на климата, каза Майнер.
„Наистина не сме наясно как тези микроби ще взаимодействат със съвременната среда“, каза тя. „Това всъщност не е експеримент, който според мен някой от нас иска да проведе.“
Най-добрият курс на действие, каза Майнер, е да се опитаме да спрем размразяването и по-широката климатична криза и да запазим тези опасности завинаги погребани във вечната замръзналост.
