Soojem temperatuur Arktikas sulatab üles piirkonna igikeltsa – maa all oleva külmunud mullakihi – ja potentsiaalselt taaselustab viirusi, mis on kümneid tuhandeid aastaid uinunud.
Kuigi kaugest minevikust pärit haiguse põhjustatud pandeemia näib olevat ulmefilmi eeldus, hoiatavad teadlased, et riske, mis on väikesed, alahinnatakse. Sulamise ajal võivad keskkonda sattuda külma sõja aegsed keemilised ja radioaktiivsed jäätmed, mis võivad kahjustada liike ja häirida ökosüsteeme.
"Igikeltsaga on palju muret tekitavat ja see näitab tõesti, miks on ülimalt oluline hoida võimalikult palju igikeltsat külmununa," ütles NASA reaktiivmootori laboratooriumi kliimateadlane Kimberley Miner. California Tehnoloogiainstituut Pasadenas, Californias.
Igikelts katab viiendiku põhjapoolkerast ja on pikka aega toetanud Alaska, Kanada ja Venemaa arktilist tundrat ja boreaalseid metsi. See toimib ajakapslina, säilitades mitme väljasurnud olendi mumifitseerunud jäänuseid, mida teadlased on viimastel aastatel suutnud avastada ja analüüsida, sealhulgas kahe koopalõvipoja ja villase ninasarviku mumifitseeritud jäänuseid.
Igikelts on sobiv salvestuskeskkond mitte ainult seetõttu, et see on külm; see on ka hapnikuvaba keskkond, kuhu valgus ei tungi. Praegused Arktika temperatuurid soojenevad aga kuni neli korda kiiremini kui ülejäänud maakeral, õõnestades piirkonna ülemist igikeltsa kihti.
Prantsusmaal Marseille's asuva Aix-Marseille'i ülikooli meditsiinikooli meditsiini ja genoomika emeriitprofessor Jean-Michel Claverie on testinud Siberi igikeltsast võetud maaproove, et näha, kas selles sisalduvad viirusosakesed on endiselt nakkusohtlikud. Ta otsib "zombie viiruseid", nagu ta neid nimetab, ja ta on leidnud mõned.
Viirusekütt
Claverie uurib teatud tüüpi viirusi, mille ta avastas esmakordselt 2003. aastal. Hiiglaslike viirustena tuntud viirused on tavapärasest palju suuremad ja nähtavad tavalise valgusmikroskoobi, mitte võimsama elektronmikroskoobi all – mis teeb neist selle jaoks hea mudeli laboritöö tüüp.
Tema püüdlused igikeltsa külmunud viiruste tuvastamisel olid osaliselt inspireeritud Venemaa teadlaste meeskonnast, kes 2012. aastal taaselustas orava urust leitud 30,000 XNUMX aasta vanusest seemnekoest metslille. (Sellest ajast peale on teadlased ka iidseid mikroskoopilisi loomi edukalt ellu äratanud.)
2014. aastal õnnestus tal taaselustada viirus, mille ta ja ta meeskond isoleerisid igikeltsast, muutes selle esimest korda 30,000 XNUMX aasta jooksul nakkavaks, sisestades selle kultiveeritud rakkudesse. Ohutuse huvides oli ta otsustanud uurida viirust, mis võiks olla suunatud ainult üherakulistele amööbidele, mitte loomadele ega inimestele.
Ta kordas seda vägitegu 2015. aastal, eraldades teistsuguse viirusetüübi, mis oli suunatud ka amööbidele. Oma viimases uurimuses, mis avaldati 18. veebruaril ajakirjas Viruses, eraldas Claverie ja tema meeskond mitmest igikeltsa proovist, mis võeti seitsmest erinevast kohast üle Siberi, mitu iidse viiruse tüve ja näitasid, et igaüks neist võib nakatada kultiveeritud amööbarakke.
Need viimased tüved esindavad viit uut viiruste perekonda, lisaks kahele, mille ta oli varem taaselustanud. Vanim oli pinnase radiosüsiniku dateerimise põhjal peaaegu 48,500 16 aastat vana ja pärineb maa-alusest järvest 52 meetrit (27,000 jalga) maapinnast allpool võetud proovist. Noorimad proovid, mis leiti villase mammuti jäänuste maosisust ja karvast, olid XNUMX XNUMX aastat vanad.
Claverie ütles, et amööbaga nakatavad viirused on ka pärast nii kaua nakkavad. Ta kardab, et inimesed peavad tema uurimistööd teaduslikuks uudishimuks ja ei taju iidsete viiruste taaselustamist tõsise rahvatervise ohuna.
"Me näeme neid amööbe nakatavaid viirusi asendusainetena kõigile teistele võimalikele viirustele, mis võivad olla igikeltsas," ütles Claverie CNN-ile.
"Me näeme paljude, paljude, paljude teiste viiruste jälgi," lisas ta. "Nii et me teame, et nad on seal. Me ei tea kindlalt, kas nad on veel elus. Kuid meie arutluskäik on see, et kui amööbiviirused on endiselt elus, pole põhjust, miks teised viirused ei oleks veel elus ega suudaks oma peremehi nakatada.
Inimese nakatumise pretsedent
Igikeltsast on leitud jälgi viirustest ja bakteritest, mis võivad inimest nakatada.
1997. aastal Alaska Sewardi poolsaarel asuvas külas igikeltsast välja kaevatud naise kehast võetud kopsuproov sisaldas 1918. aasta pandeemia põhjustanud gripitüve genoomset materjali. 2012. aastal kinnitasid teadlased, et Siberisse maetud naise 300-aastased mumifitseerunud säilmed sisaldasid rõugeid põhjustava viiruse geneetilisi tunnuseid.
Siberi siberi katku puhang, mis mõjutas 2,000. aasta juulist augustini kümneid inimesi ja enam kui 2016 põhjapõtra, on samuti seotud igikeltsa sügavama sulamisega erakordselt kuumadel suvedel, mis võimaldab Bacillus anthracise vanadel eostel vanadelt matmispaikadelt uuesti pinnale tõusta või loomakorjused.
Rootsi Umea ülikooli kliinilise mikrobioloogia osakonna emeriitprofessor Birgitta Evengård ütles, et igikeltsa sulamisel potentsiaalsete patogeenide põhjustatud ohtude üle tuleks paremini jälgida, kuid hoiatas ärevusttekitava lähenemise eest.
"Peate meeles pidama, et meie immuunkaitse on välja töötatud tihedas kontaktis mikrobioloogilise keskkonnaga," ütles Evengård, kes on osa CLINF Põhjamaade tippkeskusest, grupist, mis uurib kliimamuutuste mõju nakkushaiguste levimusele inimestel ja inimestel. loomad põhjapoolsetes piirkondades.
"Kui igikeltsas on peidus viirus, millega me pole tuhandeid aastaid kokku puutunud, võib juhtuda, et meie immuunkaitse ei ole piisav," ütles ta. „On õige austada olukorda ja olla ennetav, mitte ainult reageeriv. Ja hirmuga võitlemise viis on teadmiste omamine.
Muidugi ei tea teadlased reaalses maailmas, kui kaua võivad need viirused tänapäevaste tingimustega kokku puutudes nakkavaks jääda või kui tõenäoline on, et viirus kohtub sobiva peremehega. Kõik viirused ei ole patogeenid, mis võivad haigusi põhjustada; mõned neist on oma peremeestele healoomulised või isegi kasulikud. Ja kuigi see on koduks 3.6 miljonile inimesele, on Arktika endiselt hõredalt asustatud koht, mistõttu on inimeste kokkupuute oht iidsete viirustega väga väike.
Claverie ütles, et "oht peab siiski suurenema globaalse soojenemise kontekstis, kus igikeltsa sulamine kiireneb ja Arktika elanike arv kasvab pärast tööstuslikke ettevõtmisi."
Ja Claverie pole üksi, kes hoiatab, et piirkonnast võib saada soodne pinnas ülekanduva sündmuse jaoks – kui viirus hüppab uude peremeesorganismi ja hakkab levima.
Eelmisel aastal avaldas teadlaste meeskond uuringud põhjapolaarjoonel asuvast Kanada mageveejärvest Hazeni järvest võetud pinnase- ja järvesetete proovide kohta. Nad sekveneerisid settes leiduva geneetilise materjali, et tuvastada viiruse allkirjad ja potentsiaalsete peremeesorganismide – taimede ja loomade – genoomid selles piirkonnas.
Arvutimudeli analüüsi kasutades näitasid nad, et viiruste levimise oht uutele peremeestele oli suurem kohtades, mis on lähedal, kus järve voolas suur hulk liustiku sulavett – see stsenaarium muutub kliima soojenedes tõenäolisemaks.
Tundmatud tagajärjed
NASA Jet Propulsion Laboratory'i kaevandaja sõnul on soojenevas igikeltsas sisalduvate viiruste ja muude ohtude tuvastamine esimene samm nende Arktika ohu mõistmisel. Muude väljakutsete hulka kuulub kvantifitseerimine, kus, millal, kui kiiresti ja kui sügavale igikeltsa sulab.
Sulamine võib olla järk-järguline protsess, mille pikkus on vaid sentimeetreid kümnendis, kuid see võib toimuda ka kiiremini, näiteks massilise maa madaliku korral, mis võib ootamatult paljastada sügavad ja iidsed igikeltsa kihid. Protsessi käigus eraldub atmosfääri ka metaani ja süsinikdioksiidi – see on tähelepanuta jäetud ja alahinnatud kliimamuutuste tõukejõud.
Miner kataloogis 2021. aastal teadusajakirjas Nature Climate Change avaldatud artiklis rea potentsiaalseid ohte, mis praegu Arktika igikeltsas külmuvad.
Nende võimalike ohtude hulka kuulusid raskmetallide ja kemikaalide (nt pestitsiid DDT) kaevandamisel tekkinud maetud jäätmed, mis keelustati 2000. aastate alguses. Radioaktiivseid materjale on Arktikasse visatud ka Venemaa ja USA poolt alates tuumakatsetuste tulekust 1950. aastatel.
"Järsk sula paljastab kiiresti vanad igikeltsa horisondid, vabastades sügavamatesse kihtidesse eraldatud ühendeid ja mikroorganisme," märkisid Miner ja teised teadlased 2021. aasta artiklis.
Uurimistöös märkis Miner inimeste otsese nakatumise igikeltsast vabanenud iidsete patogeenidega kui "praegu ebatõenäoline".
Siiski ütles Miner, et ta on mures selle pärast, mida ta nimetas "metuusala mikroorganismideks" (nimetatud Piibli pikima elueaga tegelaskuju järgi). Need on organismid, mis võivad tuua iidsete ja väljasurnud ökosüsteemide dünaamika tänapäeva Arktikasse teadmata tagajärgedega.
Muistsete mikroorganismide taastekkimine võib muuta mulla koostist ja vegetatiivset kasvu, mis võib veelgi kiirendada kliimamuutuste mõju, ütles Miner.
"Meil on tõesti ebaselge, kuidas need mikroobid kaasaegse keskkonnaga suhtlevad, " ütles ta. "See ei ole tegelikult eksperiment, mida ma arvan, et keegi meist tahab läbi viia."
Miner ütles, et parim tegutsemisviis on proovida sula ja laiemat kliimakriisi peatada ning hoida need ohud lõplikult igikeltsas.
