Više temperature na Arktiku otapaju vječni led u regiji – smrznuti sloj tla ispod zemlje – i potencijalno oživljavaju viruse koji su bili uspavani desecima tisuća godina.
dok se pandemija uzrokovana bolešću iz daleke prošlosti čini kao premisa znanstvenofantastičnog filma, znanstvenici upozoravaju da su rizici, i to minimalni, podcijenjeni. Tijekom otapanja može se osloboditi kemijski i radioaktivni otpad iz Hladnog rata, potencijalno naštetiti vrstama i poremetiti ekosustave.
"Puno se toga događa s permafrostom što je zabrinjavajuće i to stvarno pokazuje zašto je jako važno da što više permafrosta držimo smrznutim", rekla je Kimberley Miner, klimatska znanstvenica u NASA-inom Laboratoriju za mlazni pogon na Kalifornijski tehnološki institut u Pasadeni, Kalifornija.
Permafrost se prostire na jednoj petini sjeverne hemisfere i dugo je podržavao arktičku tundru i borealne šume Aljaske, Kanade i Rusije. Djeluje kao vremenska kapsula, čuvajući mumificirane ostatke nekoliko izumrlih bića koje su znanstvenici uspjeli otkriti i analizirati posljednjih godina, uključujući dva mladunca špiljskog lava i vunastog nosoroga.
Permafrost je prikladan medij za pohranu ne samo zato što je hladan; to je također sredina bez kisika u koju svjetlost ne prodire. Međutim, trenutne temperature na Arktiku 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 Sveučilišta Aix-Marseille u Marseilleu, Francuska, testirao je uzorke zemlje uzete iz sibirskog permafrosta kako bi vidio jesu li neke virusne čestice sadržane u njima još uvijek zarazne. On traži "zombi viruse", kako ih naziva, i našao je neke.
Lovac na viruse
Claverie proučava određenu vrstu virusa koju je prvi put otkrio 2003. Poznati kao divovski virusi, mnogo su veći od tipične vrste i vidljivi pod običnim svjetlosnim mikroskopom, a ne snažnijim elektronskim mikroskopom – što ih čini dobrim modelom za ovo vrsta laboratorijskog rada.
Njegovi napori da otkrije viruse zamrznute u permafrostu djelomično su inspirirani timom ruskih znanstvenika koji su 2012. godine oživjeli divlji cvijet iz 30,000 godina starog sjemenskog tkiva pronađenog u vjeveričinoj jazbini. (Od tada su znanstvenici također uspješno vratili u život drevne mikroskopske životinje.)
Godine 2014. uspio je oživjeti virus koji su on i njegov tim izolirali iz permafrosta, učinivši ga zaraznim po prvi put u 30,000 godina umetanjem u kultivirane stanice. Radi sigurnosti, odlučio je proučavati virus koji može ciljati samo na jednostanične amebe, a ne na životinje ili ljude.
Podvig je ponovio 2015., izolirajući drugu vrstu virusa koji je također ciljao na amebe. A u svom najnovijem istraživanju, objavljenom 18. veljače u časopisu Viruses, Claverie i njegov tim izolirali su nekoliko sojeva drevnog virusa iz više uzoraka permafrosta uzetih sa sedam različitih mjesta diljem Sibira i pokazali da svaki od njih može zaraziti uzgojene stanice amebe.
Ti najnoviji sojevi predstavljaju pet novih obitelji virusa, povrh dvije koje je prethodno oživio. Najstariji je bio star gotovo 48,500 godina, na temelju radiokarbonskog datiranja tla, a došao je iz uzorka zemlje uzetog iz podzemnog jezera 16 metara (52 stope) ispod površine. Najmlađi uzorci, pronađeni u želučanom sadržaju i omotaču ostataka vunastog mamuta, bili su stari 27,000 godina.
To što su virusi koji inficiraju amebe još uvijek zarazni nakon toliko vremena ukazuje na potencijalno veći problem, rekao je Claverie. Boji se da ljudi njegovo istraživanje smatraju znanstvenom kuriozitetom i ne doživljavaju mogućnost povratka drevnih virusa u život kao ozbiljnu prijetnju javnom zdravlju.
“Viruse koji zaraze amebama smatramo surogatima za sve druge moguće viruse koji bi mogli biti u permafrostu”, rekao je Claverie za CNN.
"Vidimo tragove mnogih, mnogih, mnogih drugih virusa", dodao je. “Tako da znamo da su tamo. Ne znamo pouzdano da su još živi. Ali naše razmišljanje je da, ako su virusi amebe još uvijek živi, nema razloga zašto drugi virusi ne bi bili i dalje živi i sposobni zaraziti vlastite domaćine.”
Presedan za infekciju ljudi
Tragovi virusa i bakterija koji mogu zaraziti ljude pronađeni su sačuvani u permafrostu.
Uzorak pluća iz ženskog tijela ekshumiranog 1997. godine iz permafrosta u selu na poluotoku Seward na Aljasci sadržavao je genomski materijal iz soja influence odgovornog za pandemiju 1918. godine. Godine 2012. znanstvenici su potvrdili da 300 godina stari mumificirani ostaci žene pokopane u Sibiru sadrže genetske potpise virusa koji uzrokuje boginje.
Izbijanje antraksa u Sibiru koje je zahvatilo desetke ljudi i više od 2,000 sobova između srpnja i kolovoza 2016. također je povezano s dubljim odmrzavanjem permafrosta tijekom iznimno vrućih ljeta, što je omogućilo starim sporama Bacillus anthracis da ponovno izbiju na površinu sa starih grobišta ili životinjskih lešina.
Birgitta Evengård, profesorica emerita na Odsjeku za kliničku mikrobiologiju Sveučilišta Umea u Švedskoj, rekla je da bi trebao postojati bolji nadzor nad rizikom koji predstavljaju potencijalni patogeni u odmrzavanju permafrosta, ali je upozorila protiv alarmantnog pristupa.
"Morate zapamtiti da je naša imunološka obrana razvijena u bliskom kontaktu s mikrobiološkim okruženjem", rekao je Evengård, koji je dio Nordijskog centra izvrsnosti CLINF, grupe koja istražuje učinke klimatskih promjena na prevalenciju zaraznih bolesti kod ljudi i životinje u sjevernim krajevima.
"Ako postoji virus skriven u permafrostu s kojim nismo bili u kontaktu tisućama godina, moguće je da naša imunološka obrana nije dovoljna", rekla je. “Ispravno je poštovati situaciju i biti proaktivan, a ne samo reaktivan. A način za borbu protiv straha je posjedovanje znanja.”
Naravno, u stvarnom svijetu znanstvenici ne znaju koliko dugo ti virusi mogu ostati zarazni nakon što budu izloženi današnjim uvjetima ili kolika je vjerojatnost da će virus naići na prikladnog domaćina. Nisu svi virusi patogeni koji mogu uzrokovati bolest; neke su benigne ili čak korisne svojim domaćinima. I dok je dom za 3.6 milijuna ljudi, Arktik je još uvijek rijetko naseljeno mjesto, zbog čega je rizik od izloženosti ljudi drevnim virusima vrlo nizak.
Ipak, "rizik će se sigurno povećati u kontekstu globalnog zatopljenja", rekao je Claverie, "u kojem će se otapanje permafrosta nastaviti ubrzavati, a sve više ljudi naseliti Arktik uslijed industrijskih pothvata."
A Claverie nije jedini koji upozorava da bi regija mogla postati plodno tlo za događaj prelijevanja – kada virus uskoči u novog domaćina i počne se širiti.
Prošle je godine tim znanstvenika objavio istraživanje o uzorcima tla i jezerskog sedimenta uzetih iz jezera Hazen, slatkovodnog jezera u Kanadi koje se nalazi unutar Arktičkog kruga. Sekvencirali su genetski materijal u sedimentu kako bi identificirali virusne potpise i genome potencijalnih domaćina – biljaka i životinja – u tom području.
Koristeći analizu računalnog modela, sugerirali su da je rizik od prelijevanja virusa na nove domaćine bio veći na lokacijama blizu mjesta gdje su velike količine ledenjačke otopljene vode tekle u jezero – scenarij koji postaje vjerojatniji kako se klima zagrijava.
Nepoznate posljedice
Identificiranje virusa i drugih opasnosti sadržanih u sve toplijem permafrostu prvi je korak u razumijevanju opasnosti koju predstavljaju za Arktik, rekao je Miner iz NASA-inog Laboratorija za mlazni pogon. Ostali izazovi uključuju kvantificiranje gdje, kada, koliko brzo i koliko duboko će se permafrost otopiti.
Otapanje može biti postupan proces od samo nekoliko centimetara po desetljeću, ali se događa i brže, kao u slučaju masivnih slijeganja tla koja mogu iznenada otkriti duboke i stare slojeve permafrosta. Proces također oslobađa metan i ugljični dioksid u atmosferu – zanemaren i podcijenjen pokretač klimatskih promjena.
Miner je katalogizirao niz potencijalnih opasnosti trenutno zamrznutih u arktičkom permafrostu u radu objavljenom 2021. u znanstvenom časopisu Nature Climate Change.
Te moguće opasnosti uključivale su zakopani otpad od rudarenja teških metala i kemikalija kao što je pesticid DDT, koji je zabranjen početkom 2000-ih. Radioaktivni materijal također je bacan na Arktiku – od strane Rusije i Sjedinjenih Država – od početka nuklearnih pokusa 1950-ih.
“Naglo otopljenje brzo izlaže stare horizonte permafrosta, oslobađajući spojeve i mikroorganizme potopljene u dubljim slojevima”, istaknuli su Miner i drugi istraživači u radu iz 2021. godine.
U istraživačkom radu Miner je izravnu infekciju ljudi drevnim patogenima oslobođenim iz permafrosta označio kao "trenutačno nevjerojatnu".
Međutim, Miner je rekla da je zabrinuta zbog onoga što je nazvala "metuzalemski mikroorganizmi" (nazvani po biblijskoj osobi s najduljim životnim vijekom). To su organizmi koji bi mogli unijeti dinamiku drevnih i izumrlih ekosustava u današnji Arktik, s nepoznatim posljedicama.
Ponovna pojava drevnih mikroorganizama ima potencijal promijeniti sastav tla i vegetativni rast, moguće dodatno ubrzavajući učinke klimatskih promjena, rekao je Miner.
"Zaista nam nije jasno kako će ti mikrobi komunicirati s modernim okolišem", rekla je. "To zapravo nije eksperiment koji mislim da bi bilo tko od nas želio provesti."
Najbolji način djelovanja, rekao je Miner, jest pokušati zaustaviti otopljenje i širu klimatsku krizu te zauvijek zadržati te opasnosti zakopane u vječnom ledu.
