Lämpimät lämpötilat arktisella alueella sulattavat alueen ikiroutaa – maan alla jäätynyttä maakerrosta – ja mahdollisesti elvyttävät viruksia, jotka ovat olleet lepotilassa kymmeniä tuhansia vuosia.
vaikka kaukaisesta menneisyydestä peräisin olevan taudin aiheuttama pandemia näyttää tieteiselokuvan lähtökohtalta, tutkijat varoittavat, että riskit, jotka ovat vain pieniä, aliarvioitiin. Sulamisen aikana saattaa vapautua kylmän sodan kemiallista ja radioaktiivista jätettä, mikä saattaa vahingoittaa lajeja ja häiritä ekosysteemejä.
"Ikiroudan kanssa tapahtuu paljon, mikä on huolestuttavaa, ja se osoittaa todella, miksi on erittäin tärkeää, että pidämme mahdollisimman suuren osan ikiroutasta jäädytettynä", sanoi NASA:n Jet Propulsion Laboratoryn ilmastotutkija Kimberley Miner. California Institute of Technology Pasadenassa, Kaliforniassa.
Ikirouta kattaa viidenneksen pohjoisesta pallonpuoliskosta ja on pitkään tukenut arktista tundraa ja boreaalisia metsiä Alaskassa, Kanadassa ja Venäjällä. Se toimii aikakapselina, joka säilyttää useiden sukupuuttoon kuolleiden olentojen muumioituneita jäänteitä, joita tutkijat ovat pystyneet löytämään ja analysoimaan viime vuosina, mukaan lukien kaksi luolaleijonanpentua ja villainen sarvikuono.
Ikirouta on sopiva säilytysalusta ei vain siksi, että se on kylmää; se on myös hapeton ympäristö, johon valo ei tunkeudu. Nykyiset arktiset lämpötilat kuitenkin lämpenevät jopa neljä kertaa nopeammin kuin muualla maapallolla, mikä heikentää alueen ylintä ikiroudan kerrosta.
Jean-Michel Claverie, lääketieteen ja genomiikan emeritusprofessori Aix-Marseillen yliopiston lääketieteellisestä korkeakoulusta Marseillessa, Ranskassa, on testannut Siperian ikiroudasta otettuja maanäytteitä nähdäkseen, ovatko sen sisältämät viruspartikkelit edelleen tarttuvia. Hän etsii "zombieviruksia", kuten hän niitä kutsuu, ja hän on löytänyt niitä.
Virusten metsästäjä
Claverie tutkii tiettyä virustyyppiä, jonka hän löysi ensimmäisen kerran vuonna 2003. Jättiviruksina tunnetut ne ovat paljon suurempia kuin tyypillinen lajike ja näkyvät tavallisessa valomikroskoopissa tehokkaamman elektronimikroskoopin sijaan – mikä tekee niistä hyvän mallin tähän. laboratoriotyön tyyppi.
Hänen pyrkimyksensä havaita ikiroudassa jäätyneitä viruksia saivat osittain inspiraationsa venäläisistä tutkijoista, jotka vuonna 2012 herättivät eloon luonnonkukan 30,000 XNUMX vuotta vanhasta siemenkudoksesta, joka löydettiin oravan kolosta. (Sittemmin tiedemiehet ovat myös onnistuneesti herättäneet muinaisia mikroskooppisia eläimiä henkiin.)
Vuonna 2014 hän onnistui elvyttämään viruksen, jonka hän ja hänen tiiminsä oli eristetty ikiroutasta, tehden siitä tarttuvan ensimmäistä kertaa 30,000 XNUMX vuoteen lisäämällä sen viljeltyihin soluihin. Turvallisuuden vuoksi hän oli valinnut tutkia virusta, joka voisi kohdistaa vain yksisoluisia ameevoja, ei eläimiä tai ihmisiä.
Hän toisti saavutuksen vuonna 2015 ja eristi eri virustyypin, joka kohdistui myös ameeviin. Ja viimeisimmässä tutkimuksessaan, joka julkaistiin 18. helmikuuta Viruses-lehdessä, Claverie ja hänen tiiminsä eristivät useita muinaisia viruskantoja useista ikiroutanäytteistä, jotka otettiin seitsemästä eri paikasta eri puolilla Siperiaa, ja osoittivat, että jokainen voi tartuttaa viljeltyjä amebasoluja.
Nämä viimeisimmät kannat edustavat viittä uutta virusperhettä niiden kahden lisäksi, jotka hän oli aiemmin elvyttänyt. Vanhin oli lähes 48,500 16 vuotta vanha, mikä perustui maaperän radiohiilidataukseen, ja se tuli maanäytteestä, joka otettiin maanalaisesta järvestä 52 metriä (27,000 jalkaa) pinnan alapuolella. Nuorimmat villamammutin jäänteiden mahasisällöstä ja turkista löydetyt näytteet olivat XNUMX XNUMX vuotta vanhoja.
Se, että ameba-tartunnan saaneet virukset ovat edelleen tarttuvia niin pitkän ajan jälkeen, viittaa mahdollisesti suurempaan ongelmaan, Claverie sanoi. Hän pelkää, että ihmiset pitävät hänen tutkimustaan tieteellisenä uteliaisuutena eivätkä pidä mahdollisuutta muinaisten virusten heräämisestä henkiin vakavana kansanterveysuhkana.
"Pidämme näitä amebaa infektoivia viruksia korvikkeina kaikille muille mahdollisille viruksille, joita saattaa olla ikiroudassa", Claverie kertoi CNN:lle.
"Näemme jälkiä monista, monista, monista muista viruksista", hän lisäsi. "Joten tiedämme, että he ovat siellä. Emme tiedä varmasti, ovatko he vielä elossa. Mutta päättelymme on, että jos ameebavirukset ovat edelleen elossa, ei ole mitään syytä, miksi muut virukset eivät olisi edelleen elossa ja voisivat tartuttaa omia isäntiään."
Ennakkotapaus ihmisen tartunnalle
Ikiroudassa on löydetty jälkiä viruksista ja bakteereista, jotka voivat tartuttaa ihmisiä.
Vuonna 1997 Alaskan Sewardin niemimaalla sijaitsevasta kylästä ikiroudasta kaivettu keuhkonäyte naisen ruumiista sisälsi genomimateriaalia vuoden 1918 pandemiasta vastuussa olevasta influenssakannasta. Vuonna 2012 tutkijat vahvistivat, että Siperiaan haudatun naisen 300 vuotta vanhat muumioituneet jäännökset sisälsivät isorokkoa aiheuttavan viruksen geneettisiä merkkejä.
Siperian pernaruttoepidemia, joka vaikutti kymmeniin ihmisiin ja yli 2,000 2016 poroon heinä-elokuussa XNUMX, on myös liitetty ikiroudan syvempään sulamiseen poikkeuksellisen kuumina kesinä, jolloin Bacillus anthraciksen vanhat itiöt voivat nousta vanhoilta hautausmailta tai eläinten ruhoja.
Birgitta Evengård, emeritaprofessori Uumajan yliopiston kliinisen mikrobiologian laitokselta Ruotsissa, sanoi, että mahdollisten taudinaiheuttajien aiheuttamaa riskiä tulisi valvoa paremmin ikiroudan sulamisessa, mutta varoitti hälyttävästä lähestymistavasta.
"Muista, että immuunipuolustusmme on kehitetty läheisessä kosketuksessa mikrobiologisen ympäristön kanssa", sanoi Evengård, joka on osa CLINF Nordic Excellence -keskusta, ryhmää, joka tutkii ilmastonmuutoksen vaikutuksia tartuntatautien esiintyvyyteen ihmisillä ja ihmisillä. eläimet pohjoisilla alueilla.
"Jos ikiroudassa on piilotettu virus, jonka kanssa emme ole olleet kosketuksissa tuhansiin vuosiin, immuunipuolustusmme ei ehkä ole riittävä", hän sanoi. ”On oikein kunnioittaa tilannetta ja olla ennakoiva, ei vain reagoiva. Ja tapa taistella pelkoa vastaan on hankkia tietoa."
Todellisessa maailmassa tiedemiehet eivät tietenkään tiedä, kuinka kauan nämä virukset voivat pysyä tarttuvina, kun ne ovat joutuneet alttiiksi nykyaikaisille olosuhteille, tai kuinka todennäköisesti virus kohtaa sopivan isännän. Kaikki virukset eivät ole taudinaiheuttajia, jotka voivat aiheuttaa sairauksia; jotkut ovat hyvänlaatuisia tai jopa hyödyllisiä isäntilleen. Ja vaikka siellä asuu 3.6 miljoonaa ihmistä, arktinen alue on edelleen harvaan asuttu paikka, mikä tekee ihmisten altistumisesta muinaisille viruksille erittäin alhaiseksi.
Silti "riski kasvaa väistämättä ilmaston lämpenemisen yhteydessä", Claverie sanoi, "jossa ikiroudan sulaminen kiihtyy ja arktisille alueille tulee lisää ihmisiä teollisten hankkeiden seurauksena."
Eikä Claverie ole yksin varoittaessaan, että alueesta voi tulla hedelmällinen maaperä heijastustapahtumalle – kun virus hyppää uuteen isäntään ja alkaa levitä.
Viime vuonna tutkijaryhmä julkaisi tutkimuksen maaperä- ja järvisedimenttinäytteistä, jotka on otettu napapiirillä sijaitsevasta Kanadan Lake Hazen -järvestä. He sekvensoivat sedimentin geneettistä materiaalia tunnistaakseen alueen mahdollisten isäntien – kasvien ja eläinten – virustunnisteet ja genomit.
Tietokonemallianalyysin avulla he ehdottivat, että virusten leviämisen riski uusille isännille oli suurempi paikoissa, joissa suuri määrä jäätiköiden sulamisvettä virtasi järveen - skenaario, joka tulee todennäköisemmäksi ilmaston lämmetessä.
Tuntemattomat seuraukset
Virusten ja muiden lämpenevän ikiroudan sisältämien vaarojen tunnistaminen on ensimmäinen askel niiden riskin ymmärtämisessä arktiselle alueelle, NASAn Jet Propulsion Laboratoryn kaivosmies sanoi. Muita haasteita ovat kvantifiointi missä, milloin, kuinka nopeasti ja kuinka syvälle ikirouta sulaa.
Sulaminen voi olla asteittainen prosessi, joka kestää vain senttimetrejä vuosikymmenessä, mutta se tapahtuu myös nopeammin, kuten massiivisten maan laman aikana, joka voi yhtäkkiä paljastaa syviä ja ikivanhoja ikiroutakerroksia. Prosessi vapauttaa ilmakehään myös metaania ja hiilidioksidia, mikä on huomiotta jätetty ja aliarvioitu ilmastonmuutoksen aiheuttaja.
Miner luetteloi joukon mahdollisia vaaroja, jotka ovat tällä hetkellä jäätyneet arktiseen ikiroudaan Nature Climate Change -tiedelehdessä julkaistussa vuoden 2021 artikkelissa.
Näihin mahdollisiin vaaroihin sisältyivät haudatut jätteet raskasmetallien ja kemikaalien louhinnasta, kuten DDT-torjunta-aine, joka kiellettiin 2000-luvun alussa. Radioaktiivista ainetta on myös upotettu arktiselle alueelle – Venäjä ja Yhdysvallat – ydinkokeiden alkamisesta 1950-luvulla.
"Äkillinen sulaminen paljastaa nopeasti vanhat ikiroutahorisontit, vapauttaen yhdisteitä ja mikro-organismeja, jotka ovat sitoutuneet syvemmille kerroksille", Miner ja muut tutkijat totesivat vuoden 2021 paperissa.
Tutkimusasiakirjassaan Miner piti ihmisten suoraa tartuntaa ikiroutasta vapautuneilla muinaisilla taudinaiheuttajilla "tällä hetkellä epätodennäköiseksi".
Miner kuitenkin sanoi olevansa huolissaan "Metusalah-mikro-organismeista" (nimetty pisimmän eliniän omaavan raamatullisen hahmon mukaan). Nämä ovat organismeja, jotka voivat tuoda ikivanhojen ja sukupuuttoon kuolleiden ekosysteemien dynamiikan nykyiselle arktiselle alueelle tuntemattomin seurauksin.
Muinaisten mikro-organismien uudelleen ilmaantuminen voi muuttaa maaperän koostumusta ja kasvullista kasvua, mikä mahdollisesti kiihdyttää ilmastonmuutoksen vaikutuksia, Miner sanoi.
"Olemme todella epäselviä siitä, kuinka nämä mikrobit tulevat olemaan vuorovaikutuksessa nykyaikaisen ympäristön kanssa", hän sanoi. "Se ei ole varsinainen kokeilu, jota kukaan meistä haluaisi suorittaa."
Paras tapa toimia, Miner sanoi, on yrittää pysäyttää sulaminen ja laajempi ilmastokriisi ja pitää nämä vaarat pysyvästi ikiroudassa.
