Varmere temperaturer i Arktis optøer regionens permafrost – et frosset jordlag under jorden – og genopliver potentielt vira, der har været i dvale i titusinder af år.
mens en pandemi forårsaget af en sygdom fra en fjern fortid virker som præmissen for en science fiction-film, advarer videnskabsmænd om, at risiciene, bare små, er undervurderet. Under optøning kan der frigives kemisk og radioaktivt affald fra den kolde krig, hvilket potentielt skader arter og forstyrrer økosystemer.
"Der sker en masse med permafrosten, som giver anledning til bekymring, og det viser virkelig, hvorfor det er super vigtigt, at vi holder så meget af permafrosten frosset som muligt," sagde Kimberley Miner, klimaforsker ved NASA Jet Propulsion Laboratory ved California Institute of Technology i Pasadena, Californien.
Permafrost strækker sig over en femtedel af den nordlige halvkugle og har længe støttet den arktiske tundra og boreale skove i Alaska, Canada og Rusland. Den fungerer som en tidskapsel, der bevarer de mumificerede rester af adskillige uddøde væsner, som videnskabsmænd har været i stand til at opdage og analysere i de senere år, herunder to huleløveunger og et uldent næsehorn.
Permafrost er et passende opbevaringsmedium, ikke kun fordi det er koldt; det er også et iltfrit miljø, hvor lys ikke trænger ind. De nuværende arktiske temperaturer varmes dog op til fire gange hurtigere end resten af jorden, hvilket underminerer regionens øverste lag af permafrost.
Jean-Michel Claverie, en emeritus professor i medicin og genomik ved Aix-Marseille University School of Medicine i Marseille, Frankrig, har testet jordprøver taget fra sibirisk permafrost for at se, om nogen viruspartikler indeholdt deri stadig er infektiøse. Han leder efter "zombievirus", som han kalder dem, og han har fundet nogle.
Virusjægeren
Claverie studerer en bestemt type virus, han først opdagede i 2003. Kendt som gigantiske vira, er de meget større end den typiske sort og er synlige under et almindeligt lysmikroskop snarere end et kraftigere elektronmikroskop – hvilket gør dem til en god model for dette type laboratoriearbejde.
Hans bestræbelser på at opdage vira frosset i permafrost var delvist inspireret af et hold russiske videnskabsmænd, som i 2012 genoplivede en vildblomst fra et 30,000 år gammelt frøvæv fundet i et egerns hule. (Siden da har videnskabsmænd også med succes bragt gamle mikroskopiske dyr tilbage til livet.)
I 2014 lykkedes det ham at genoplive en virus, som han og hans team isolerede fra permafrosten, og gjorde den smitsom for første gang i 30,000 år ved at indsætte den i dyrkede celler. For en sikkerheds skyld havde han valgt at studere en virus, der kun kunne målrette mod encellede amøber, ikke dyr eller mennesker.
Han gentog bedriften i 2015 og isolerede en anden virustype, der også var rettet mod amøber. Og i sin seneste forskning, offentliggjort den 18. februar i tidsskriftet Viruses, isolerede Claverie og hans team adskillige stammer af gammel virus fra flere prøver af permafrost taget fra syv forskellige steder i Sibirien og viste, at de hver især kunne inficere dyrkede amøbeceller.
De seneste stammer repræsenterer fem nye familier af vira, oven i de to, han havde genoplivet tidligere. Den ældste var næsten 48,500 år gammel, baseret på radiocarbondatering af jorden, og kom fra en jordprøve taget fra en underjordisk sø 16 meter (52 fod) under overfladen. De yngste prøver, fundet i maveindholdet og pelsen af en ulden mammuts rester, var 27,000 år gamle.
At amøbe-inficerende vira stadig er infektiøs efter så lang tid, indikerer et potentielt større problem, sagde Claverie. Han frygter, at folk betragter hans forskning som en videnskabelig kuriosum og opfatter ikke udsigten til, at gamle vira kommer tilbage til livet som en alvorlig trussel mod folkesundheden.
"Vi ser disse amøbe-inficerende vira som surrogater for alle andre mulige vira, der kan være i permafrosten," sagde Claverie til CNN.
"Vi ser sporene af mange, mange, mange andre vira," tilføjede han. "Så vi ved, at de er der. Vi ved ikke med sikkerhed, at de stadig er i live. Men vores ræsonnement er, at hvis amøbe-virusserne stadig er i live, er der ingen grund til, at de andre vira ikke vil være stadig i live og i stand til at inficere deres egne værter."
Præcedens for menneskelig infektion
Der er fundet spor af vira og bakterier, der kan inficere mennesker, bevaret i permafrost.
En lungeprøve fra en kvindes krop gravet op i 1997 fra permafrost i en landsby på Seward-halvøen i Alaska indeholdt genomisk materiale fra influenzastammen, der var ansvarlig for pandemien i 1918. I 2012 bekræftede forskere, at de 300 år gamle mumificerede rester af en kvinde begravet i Sibirien indeholdt de genetiske signaturer af den virus, der forårsager kopper.
Et miltbrandudbrud i Sibirien, der ramte snesevis af mennesker og mere end 2,000 rensdyr mellem juli og august i 2016, er også blevet forbundet med den dybere optøning af permafrosten under usædvanligt varme somre, hvilket gør det muligt for gamle sporer af Bacillus anthracis at genopstå fra gamle gravpladser eller dyrekroppe.
Birgitta Evengård, professor emerita ved Umeå Universitets Institut for Klinisk Mikrobiologi i Sverige, sagde, at der burde være bedre overvågning af risikoen ved potentielle patogener ved optøning af permafrost, men advarede mod en alarmistisk tilgang.
"Du skal huske, at vores immunforsvar er udviklet i tæt kontakt med mikrobiologiske omgivelser," sagde Evengård, der er en del af CLINF Nordic Centre of Excellence, en gruppe, der undersøger virkningerne af klimaændringer på forekomsten af infektionssygdomme hos mennesker og dyr i de nordlige egne.
"Hvis der er en virus gemt i permafrosten, som vi ikke har været i kontakt med i tusinder af år, kan det være, at vores immunforsvar ikke er tilstrækkeligt," sagde hun. ”Det er korrekt at have respekt for situationen og være proaktiv og ikke bare reaktiv. Og måden at bekæmpe frygt på er at have viden.”
Naturligvis ved forskerne i den virkelige verden ikke, hvor længe disse vira kan forblive smitsomme, når de først er blevet udsat for nuværende forhold, eller hvor sandsynligt, at virussen vil støde på en passende vært. Ikke alle vira er patogener, der kan forårsage sygdom; nogle er godartede eller endda gavnlige for deres værter. Og selvom det er hjemsted for 3.6 millioner mennesker, er Arktis stadig et tyndt befolket sted, hvilket gør risikoen for menneskers eksponering for gamle vira meget lav.
Alligevel er "risikoen forpligtet til at stige i forbindelse med global opvarmning," sagde Claverie, "hvor optøning af permafrost vil fortsætte med at accelerere, og flere mennesker vil befolke Arktis i kølvandet på industrielle satsninger."
Og Claverie er ikke alene om at advare om, at regionen kan blive en grobund for en afsmittende begivenhed – når en virus springer ind i en ny vært og begynder at sprede sig.
Sidste år offentliggjorde et hold videnskabsmænd forskning om prøver af jord og søsediment taget fra Lake Hazen, en ferskvandssø i Canada beliggende inden for polarcirklen. De sekventerede det genetiske materiale i sedimentet for at identificere virale signaturer og genomerne af potentielle værter - planter og dyr - i området.
Ved hjælp af en computermodelanalyse foreslog de, at risikoen for, at vira spredes til nye værter, var højere på steder tæt på, hvor store mængder glacialt smeltevand strømmede ind i søen - et scenario, der bliver mere sandsynligt, efterhånden som klimaet opvarmes.
Ukendte konsekvenser
At identificere vira og andre farer indeholdt i den opvarmende permafrost er det første skridt i at forstå, hvilken risiko de udgør for Arktis, sagde minearbejder ved NASAs Jet Propulsion Laboratory. Andre udfordringer inkluderer at kvantificere hvor, hvornår, hvor hurtigt og hvor dybt permafrost vil tø.
Optøning kan være en gradvis proces på så lidt som centimeter pr. årti, men sker også hurtigere, såsom i tilfælde af massive landskråninger, der pludselig kan afsløre dybe og ældgamle lag af permafrost. Processen frigiver også metan og kuldioxid til atmosfæren - en overset og undervurderet drivkraft for klimaændringer.
Miner katalogiserede en række potentielle farer, der i øjeblikket er frosset i arktisk permafrost, i en 2021-artikel offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Climate Change.
Disse mulige farer omfattede nedgravet affald fra minedrift af tungmetaller og kemikalier såsom pesticidet DDT, som blev forbudt i begyndelsen af 2000'erne. Radioaktivt materiale er også blevet dumpet i Arktis - af Rusland og USA - siden fremkomsten af atomprøvesprængninger i 1950'erne.
"Abrat optøning afslører hurtigt gamle permafrosthorisonter, frigiver forbindelser og mikroorganismer, der er sekvestreret i dybere lag," bemærkede Miner og andre forskere i 2021-avisen.
I forskningspapiret mærkede Miner den direkte infektion af mennesker med gamle patogener frigivet fra permafrost som "i øjeblikket usandsynlig."
Miner sagde dog, at hun er bekymret over det, hun kaldte "Methusalem-mikroorganismer" (opkaldt efter den bibelske figur med den længste levetid). Disse er organismer, der kunne bringe dynamikken i gamle og uddøde økosystemer ind i det nuværende Arktis med ukendte konsekvenser.
Genopkomsten af gamle mikroorganismer har potentialet til at ændre jordsammensætning og vegetativ vækst, hvilket muligvis yderligere accelererer virkningerne af klimaændringer, sagde Miner.
"Vi er virkelig uklare med hensyn til, hvordan disse mikrober vil interagere med det moderne miljø," sagde hun. "Det er ikke rigtig et eksperiment, som jeg tror, nogen af os vil køre."
Den bedste fremgangsmåde, sagde Miner, er at forsøge at standse tøen og den bredere klimakrise og holde disse farer begravet i permafrosten for altid.
