Više temperature na Arktiku otapaju permafrost u regionu – smrznuti sloj tla ispod zemlje – i potencijalno oživljavaju viruse koji su mirovali desetinama hiljada godina.
dok se pandemija uzrokovana bolešću iz daleke prošlosti čini kao premisa naučnofantastičnog filma, naučnici upozoravaju da su rizici, samo mali, potcijenjeni. Tokom odmrzavanja može doći do oslobađanja hemijskog i radioaktivnog otpada iz Hladnog rata, potencijalno štetnog za vrste i narušavanja ekosistema.
„Mnogo se dešava sa permafrostom što je zabrinjavajuće, i to zaista pokazuje zašto je veoma važno da zadržimo što je moguće više permafrosta zamrznutim“, rekla je Kimberli Majner, klimatski naučnik iz NASA Laboratorije za mlazni pogon. Kalifornijski institut za tehnologiju u Pasadeni, Kalifornija.
Permafrost se prostire na jednu petinu sjeverne hemisfere i dugo je podržavao arktičku tundru i borealne šume Aljaske, Kanade i Rusije. Djeluje kao vremenska kapsula, čuvajući mumificirane ostatke nekoliko izumrlih stvorenja koja su naučnici uspjeli otkriti i analizirati posljednjih godina, uključujući dva mladunca pećinskog lava i vunastog nosoroga.
Permafrost je pogodan medij za skladištenje ne samo zato što je hladan; takođe je okruženje bez kiseonika u koje svetlost ne prodire. Međutim, sadašnje arktičke temperature zagrijavaju se do četiri puta brže od ostatka zemlje, potkopavajući gornji sloj permafrosta u regiji.
Jean-Michel Claverie, emeritus profesor medicine i genomike na Medicinskom fakultetu Univerziteta Aix-Marseille u Marseilleu, Francuska, testirao je uzorke zemlje uzete iz sibirskog permafrosta kako bi vidio da li su neke virusne čestice koje se nalaze u njemu još uvijek zarazne. On traži “zombi viruse”, kako ih on naziva, i našao ih je.
Lovac na viruse
Claverie proučava određeni tip virusa koji je prvi otkrio 2003. Poznati kao džinovski virusi, mnogo su veći od tipične vrste i vidljivi su pod običnim svjetlosnim mikroskopom, a ne snažnijim elektronskim mikroskopom – što ih čini dobrim modelom za ovo vrsta laboratorijskog rada.
Njegovi napori da otkrije viruse smrznute u permafrostu bili su dijelom inspirisani timom ruskih naučnika koji je 2012. godine oživio divlje cvijeće iz 30,000 godina starog sjemenskog tkiva pronađenog u jazbini vjeverice. (Od tada, naučnici su takođe uspešno vratili drevne mikroskopske životinje u život.)
Godine 2014. uspio je da oživi virus koji su on i njegov tim izolovali iz permafrosta, učinivši ga zaraznim po prvi put u 30,000 godina ubacivanjem u kultivisane ćelije. Radi sigurnosti, odlučio je proučavati virus koji može ciljati samo jednostanične amebe, a ne životinje ili ljude.
Ponovio je taj podvig 2015. godine, izolujući drugi tip virusa koji je također ciljao amebe. I u svom najnovijem istraživanju, objavljenom 18. februara u časopisu Virusi, Claverie i njegov tim izolirali su nekoliko sojeva drevnog virusa iz više uzoraka permafrosta uzetih sa sedam različitih mjesta širom Sibira i pokazali da svaki od njih može zaraziti kultivirane ćelije amebe.
Ovi najnoviji sojevi predstavljaju pet novih porodica virusa, povrh dvije koje je prethodno oživio. Najstariji je bio star skoro 48,500 godina, na osnovu radiokarbonskog datiranja tla, i potiče iz uzorka zemlje uzetog iz podzemnog jezera 16 metara (52 stope) ispod površine. Najmlađi uzorci pronađeni u sadržaju želuca i dlaki ostataka vunastog mamuta bili su stari 27,000 godina.
To što su virusi koji inficiraju amebe i dalje zarazni nakon toliko vremena ukazuje na potencijalno veći problem, rekao je Claverie. Boji se da ljudi njegovo istraživanje smatraju naučnom kuriozitetom i ne doživljavaju mogućnost da se drevni virusi vrate u život kao ozbiljnu prijetnju javnom zdravlju.
"Smatramo ove viruse koji inficiraju amebe kao surogate za sve druge moguće viruse koji bi mogli biti u permafrostu", rekao je Claverie za CNN.
"Vidimo tragove mnogih, mnogo, mnogo drugih virusa", dodao je. „Tako da znamo da su tamo. Ne znamo sa sigurnošću da li su još uvek živi. Ali naše razmišljanje je da ako su virusi amebe i dalje živi, nema razloga zašto drugi virusi neće biti i dalje živi i sposobni zaraziti vlastite domaćine.”
Presedan za infekciju ljudi
Tragovi virusa i bakterija koje mogu zaraziti ljude pronađeni su u permafrostu.
Uzorak pluća iz ženskog tijela ekshumiranog 1997. godine iz permafrosta u selu na poluotoku Seward na Aljasci sadržavao je genomski materijal soja gripa odgovornog za pandemiju 1918. godine. Naučnici su 2012. godine potvrdili da 300 godina stari mumificirani ostaci žene sahranjene u Sibiru sadrže genetske potpise virusa koji uzrokuje velike boginje.
Epidemija antraksa u Sibiru koja je zahvatila desetine ljudi i više od 2,000 irvasa između jula i avgusta 2016. godine takođe je povezana sa dubljim otapanjem permafrosta tokom izuzetno toplih leta, omogućavajući starim sporama Bacillus anthracis da ponovo isplivaju iz starih grobnica ili leševe životinja.
Birgitta Evengård, profesorica emerita na Odsjeku za kliničku mikrobiologiju Univerziteta Umea u Švedskoj, rekla je da bi trebalo postojati bolji nadzor nad rizikom koji predstavljaju potencijalni patogeni pri otapanju permafrosta, ali je upozorila na alarmistički pristup.
"Morate zapamtiti da je naša imunološka odbrana razvijena u bliskom kontaktu s mikrobiološkim okruženjem", rekao je Evengård, koji je dio CLINF Nordijskog centra izvrsnosti, grupe koja istražuje efekte klimatskih promjena na prevalencije zaraznih bolesti kod ljudi i životinja u sjevernim regijama.
"Ako postoji virus skriven u permafrostu s kojim nismo bili u kontaktu hiljadama godina, možda naša imunološka odbrana nije dovoljna", rekla je. “Ispravno je poštovati situaciju i biti proaktivan, a ne samo reaktivan. A način borbe protiv straha je znanje.”
Naravno, u stvarnom svijetu, naučnici ne znaju koliko dugo ovi virusi mogu ostati zarazni nakon što su izloženi današnjim uvjetima, niti kolika je vjerovatnoća da će virus naići na odgovarajućeg domaćina. Nisu svi virusi patogeni koji mogu uzrokovati bolest; neki su benigni ili čak korisni za svoje domaćine. I dok je dom za 3.6 miliona ljudi, Arktik je još uvijek rijetko naseljeno mjesto, zbog čega je rizik od izlaganja ljudi drevnim virusima vrlo nizak.
Ipak, “rizik će se povećati u kontekstu globalnog zagrijavanja,” rekao je Claverie, “u kojem će se otapanje permafrosta nastaviti ubrzavati, a sve više ljudi će naseliti Arktik nakon industrijskih poduhvata.”
I Claverie nije sama u upozorenju da bi region mogao postati plodno tlo za događaj prelivanja – kada virus uskoči u novog domaćina i počne da se širi.
Prošle godine, tim naučnika objavio je istraživanje o uzorcima tla i jezerskog sedimenta uzetim iz jezera Hazen, slatkovodnog jezera u Kanadi koje se nalazi unutar Arktičkog kruga. Oni su sekvencionirali genetski materijal u sedimentu kako bi identificirali virusne potpise i genome potencijalnih domaćina - biljaka i životinja - u tom području.
Koristeći analizu kompjuterskog modela, sugerirali su da je rizik od prelivanja virusa na nove domaćine veći na lokacijama u blizini mjesta gdje su se velike količine glacijalne otopljene vode slivale u jezero – scenario koji postaje vjerojatniji kako se klima zagrijava.
Nepoznate posljedice
Identificiranje virusa i drugih opasnosti sadržanih u permafrostu koji se zagrijava je prvi korak u razumijevanju kakav rizik predstavljaju za Arktik, rekao je Miner iz NASA-ine laboratorije za mlazni pogon. Ostali izazovi uključuju kvantificiranje gdje, kada, koliko brzo i koliko duboko će se permafrost otopiti.
Odmrzavanje može biti postepen proces od samo nekoliko centimetara po deceniji, ali se dešava i brže, kao u slučaju velikih padavina koje mogu iznenada otkriti duboke i drevne slojeve permafrosta. Proces također oslobađa metan i ugljični dioksid u atmosferu – zanemareni i potcijenjeni pokretač klimatskih promjena.
Miner je katalogizirao niz potencijalnih opasnosti koje su trenutno zamrznute u arktičkom permafrostu u radu iz 2021. objavljenom u naučnom časopisu Nature Climate Change.
Te moguće opasnosti uključivale su zakopani otpad od rudarenja teških metala i hemikalija kao što je pesticid DDT, koji je bio zabranjen početkom 2000-ih. Radioaktivni materijal je također bačen na Arktik – od strane Rusije i Sjedinjenih Država – od pojave nuklearnih proba 1950-ih.
„Naglo otapanje brzo razotkriva stare horizonte permafrosta, oslobađajući jedinjenja i mikroorganizme izdvojene u dubljim slojevima“, naveli su Miner i drugi istraživači u radu iz 2021.
U istraživačkom radu, Miner je direktnu infekciju ljudi drevnim patogenima oslobođenim iz permafrosta označio kao "trenutno nevjerovatnu".
Međutim, Miner je rekla da je zabrinuta zbog onoga što je nazvala "metuzalemskim mikroorganizmima" (nazvanom po biblijskoj ličnosti s najdužim životnim vijekom). Riječ je o organizmima koji bi mogli donijeti dinamiku drevnih i izumrlih ekosistema u današnji Arktik, s nepoznatim posljedicama.
Ponovna pojava drevnih mikroorganizama ima potencijal da promijeni sastav tla i vegetativni rast, što može dodatno ubrzati efekte klimatskih promjena, rekao je Miner.
“Zaista nam nije jasno kako će ovi mikrobi stupiti u interakciju sa modernim okruženjem,” rekla je. “Mislim da to nije eksperiment koji bi bilo ko od nas želio provesti.”
Najbolji pravac akcije, rekao je Miner, je pokušati zaustaviti otapanje i širu klimatsku krizu i zadržati ove opasnosti zauvijek zakopane u vječnom ledu.
