Az Északi-sarkvidéken a melegebb hőmérséklet felengedi a régió örökfagyát – a föld alatti fagyott talajréteget –, és potenciálisan újjáéleszti a több tízezer éve szunnyadó vírusokat.
Míg egy távoli múltból származó betegség okozta világjárvány egy tudományos-fantasztikus film előfeltételének tűnik, a tudósok arra figyelmeztetnek, hogy a kockázatokat, amelyek csekélyek, alábecsülik. Az olvadás során a hidegháborúból származó vegyi és radioaktív hulladékok szabadulhatnak fel, ami károsíthatja a fajokat és megzavarhatja az ökoszisztémákat.
„Sok minden aggodalomra ad okot a permafrosttal, és ez valóban azt mutatja, miért rendkívül fontos, hogy a permafroszt minél nagyobb részét fagyva tartsuk” – mondta Kimberley Miner, a NASA Jet Propulsion Laboratory éghajlatkutatója. Kaliforniai Műszaki Intézet a kaliforniai Pasadenában.
A permafrost az északi félteke egyötödét öleli fel, és régóta támogatja Alaszka, Kanada és Oroszország sarkvidéki tundráját és boreális erdőit. Időkapszulaként működik, megőrzi számos kihalt lény mumifikálódott maradványait, amelyeket a tudósok az elmúlt években felfedeztek és elemezhettek, köztük két barlangi oroszlánkölyköt és egy gyapjas orrszarvút.
A permafrost nem csak azért megfelelő tárolóeszköz, mert hideg; oxigénmentes környezet is, ahová a fény nem hatol be. A jelenlegi sarkvidéki hőmérséklet azonban négyszer gyorsabban melegszik fel, mint a Föld többi részén, ami aláássa a régió legfelső permafrost rétegét.
Jean-Michel Claverie, a franciaországi Aix-Marseille Egyetem Orvostudományi Karának emeritus professzora, a marseille-i Aix-Marseille Egyetem Orvostudományi Karának professzora megvizsgálta a szibériai örökfagyból vett földmintákat, hogy megállapítsa, a benne lévő vírusrészecskék még mindig fertőzőek-e. „Zombivírusokat” keres, ahogy ő nevezi őket, és talált is néhányat.
A vírusvadász
Claverie egy bizonyos vírustípust tanulmányoz, amelyet először 2003-ban fedezett fel. Az óriási vírusok néven ismert vírusok sokkal nagyobbak, mint a tipikus fajták, és normál fénymikroszkóppal láthatóak, nem pedig erősebb elektronmikroszkóppal – ami jó modellt jelent erre. labormunka típusa.
A permafrostba fagyott vírusok kimutatására tett erőfeszítéseit részben egy orosz tudóscsoport ihlette, akik 2012-ben egy mókus odújában talált 30,000 XNUMX éves magszövetből újjáélesztettek egy vadvirágot. (Azóta a tudósok sikeresen keltették életre az ősi mikroszkopikus állatokat is.)
2014-ben sikerült újjáélesztenie egy vírust, amelyet ő és csapata izolált a permafrostból, így tenyésztett sejtekbe juttatva 30,000 XNUMX év után először fertőzővé tette. A biztonság kedvéért egy olyan vírus tanulmányozását választotta, amely csak egysejtű amőbákat képes megcélozni, állatokat vagy embereket nem.
2015-ben megismételte a bravúrt, és egy másik vírustípust izolált, amely szintén az amőbákat célozta meg. Legújabb kutatásában, amelyet február 18-án tettek közzé a Viruses folyóiratban, Claverie és csapata több ősi vírus törzset izolált több, Szibéria-szerte hét különböző helyről vett permafroszt mintából, és kimutatta, hogy mindegyik képes megfertőzni a tenyésztett amőbasejteket.
Ezek a legújabb törzsek öt új víruscsaládot képviselnek, azon kettőn felül, amelyeket korábban újraélesztett. A legrégebbi közel 48,500 16 éves volt, a talaj radiokarbonos kormeghatározása alapján, és a felszín alatt 52 méterrel (27,000 láb) lévő földalatti tóból vett földmintából származott. A legfiatalabb minták, amelyeket egy gyapjas mamutmaradványok gyomortartalmában és szőrzetében találtak, XNUMX XNUMX évesek voltak.
Az, hogy az amőbát fertőző vírusok ennyi idő után is fertőzőek, potenciálisan nagyobb problémára utal – mondta Claverie. Attól tart, hogy az emberek tudományos kíváncsiságnak tekintik kutatásait, és nem tartják komoly közegészségügyi fenyegetésnek az ősi vírusok életre kelésének lehetőségét.
„Az amőbát fertőző vírusokra úgy tekintünk, mint minden más lehetséges vírus helyettesítésére, amelyek az örök fagyban lehetnek” – mondta Claverie a CNN-nek.
„Sok-sok-sok más vírus nyomait látjuk” – tette hozzá. „Tehát tudjuk, hogy ott vannak. Nem tudjuk biztosan, hogy élnek-e még. De az az érvelésünk, hogy ha az amőbavírusok még életben vannak, akkor nincs ok arra, hogy a többi vírus miért ne lenne még életben, és nem képes megfertőzni saját gazdáit.
Emberi fertőzés előzménye
Az embert megfertőző vírusok és baktériumok nyomait megtalálták az örök fagyban.
Az alaszkai Seward-félsziget egyik falujában, a permafrostból 1997-ben exhumált női testből vett tüdőminta az 1918-as világjárványért felelős influenzatörzs genomiális anyagot tartalmazta. 2012-ben a tudósok megerősítették, hogy egy Szibériában eltemetett nő 300 éves mumifikálódott maradványai a himlőt okozó vírus genetikai jeleit tartalmazzák.
A szibériai lépfene-járvány, amely több tucat embert és több mint 2,000 rénszarvast érintett 2016 júliusa és augusztusa között, szintén összefüggésbe hozható a rendkívül forró nyarak során a permafroszt mélyebb olvadásával, ami lehetővé tette a Bacillus anthracis régi spóráinak, hogy újra felszínre kerüljenek a régi temetőkről vagy állati tetemek.
Birgitta Evengård, az Umeai Egyetem Klinikai Mikrobiológiai Tanszékének emerita professzora Svédországban azt mondta, hogy jobban fel kellene figyelni a potenciális kórokozók által a permafroszt felolvadása során jelentett kockázatot, de óva intett a riasztó megközelítéstől.
„Ne felejtse el, hogy immunvédelmünket a mikrobiológiai környezettel szoros kapcsolatban alakítottuk ki” – mondta Evengård, a CLINF Nordic Excellence Center of Excellence nevű csoport tagja, amely az éghajlatváltozás hatásait vizsgálja a fertőző betegségek emberi és fertőző betegségeinek előfordulására. állatok az északi régiókban.
"Ha egy vírus rejtőzik az örök fagyban, amellyel több ezer éve nem érintkeztünk, akkor lehet, hogy az immunvédelmünk nem elégséges" - mondta. „Helyes tiszteletben tartani a helyzetet, és proaktívnak lenni, nem csak reagálni. És a félelem leküzdésének módja a tudás birtokában.
Természetesen a való világban a tudósok nem tudják, mennyi ideig maradhatnak fertőzőképesek ezek a vírusok, ha a mai körülményeknek vannak kitéve, vagy hogy a vírus milyen valószínűséggel találkozik megfelelő gazdaszervezettel. Nem minden vírus kórokozó, amely betegségeket okozhat; némelyik jóindulatú vagy akár hasznos is gazdáik számára. És bár 3.6 millió embernek ad otthont, az Északi-sarkvidék még mindig ritkán lakott hely, így nagyon alacsony az ősi vírusoknak való kitettség kockázata.
Mindazonáltal „a kockázat minden bizonnyal növekedni fog a globális felmelegedés összefüggésében”, mondta Claverie, „amikor az örökfagy olvadása tovább gyorsul, és az ipari vállalkozások nyomán egyre többen fogják benépesíteni az Északi-sarkot”.
És nem Claverie egyedül figyelmeztet arra, hogy a régió termékeny talajává válhat egy továbbgyűrűző eseménynek – amikor egy vírus új gazdaszervezetbe ugrik, és elkezd terjedni.
Tavaly egy tudóscsoport kutatást publikált az Északi-sarkkörön belül található, a Hazen-tóból, Kanadában található édesvizű tóból vett talaj- és tavi üledékmintákkal kapcsolatban. Megszekvenálták az üledékben lévő genetikai anyagot, hogy azonosítsák a vírusleírásokat és a potenciális gazdaszervezetek – növények és állatok – genomját a területen.
Számítógépes modellelemzés segítségével azt sugallták, hogy a vírusok új gazdaszervezetekre való átterjedésének kockázata nagyobb azokon a helyeken, ahol nagy mennyiségű jégolvadékvíz ömlött a tóba – ez a forgatókönyv az éghajlat melegedésével egyre valószínűbbé válik.
Ismeretlen következmények
A felmelegedő örökfagyban rejlő vírusok és egyéb veszélyek azonosítása az első lépés annak megértéséhez, hogy ezek milyen kockázatot jelentenek az Északi-sarkvidékre, mondta a NASA Jet Propulsion Laboratory munkatársa. További kihívások közé tartozik annak meghatározása, hogy hol, mikor, milyen gyorsan és milyen mélységben olvad fel az örökfagy.
Az olvadás évtizedenként akár centiméteres fokozatos folyamat is lehet, de gyorsabban is megtörténik, mint például a hatalmas földomlások esetében, amelyek hirtelen feltárhatják az örök fagy mély és ősi rétegeit. A folyamat metánt és szén-dioxidot is kibocsát a légkörbe – ez az éghajlatváltozás figyelmen kívül hagyott és alábecsült mozgatórugója.
Miner a Nature Climate Change című tudományos folyóiratban 2021-ben megjelent cikkében a sarkvidéki permafrostban jelenleg megfagyott potenciális veszélyek sorát katalogizálta.
A lehetséges veszélyek közé tartoztak a nehézfémek és vegyi anyagok bányászatából származó elásott hulladékok, például a DDT növényvédő szer, amelyet a 2000-es évek elején betiltottak. A nukleáris kísérletek 1950-es évekbeli megjelenése óta – Oroszország és az Egyesült Államok – is leraktak radioaktív anyagokat az Északi-sarkvidékre.
"A hirtelen olvadás gyorsan feltárja a régi permafrost-horizontokat, mélyebb rétegekben megkötött vegyületeket és mikroorganizmusokat szabadítva fel" - jegyezte meg Miner és más kutatók a 2021-es tanulmányban.
A kutatási cikkben Miner „jelenleg valószínűtlennek” minősítette az emberek közvetlen megfertőződését a permafrostból felszabaduló ősi kórokozókkal.
Miner azonban azt mondta, aggasztja az általa „matuzsálemi mikroorganizmusok” (a leghosszabb élettartamú bibliai alakról kapta nevét). Ezek olyan organizmusok, amelyek az ősi és kihalt ökoszisztémák dinamikáját behozhatják a mai Északi-sarkvidékre, ismeretlen következményekkel.
Miner szerint az ősi mikroorganizmusok újbóli megjelenése megváltoztathatja a talaj összetételét és a vegetatív növekedést, esetleg tovább gyorsíthatja a klímaváltozás hatásait.
"Valóban nem világos, hogy ezek a mikrobák hogyan fognak kölcsönhatásba lépni a modern környezettel" - mondta. "Ez nem egy kísérlet, amelyet szerintem bármelyikünk is szeretne futtatni."
Miner szerint a legjobb lépés az, ha megpróbáljuk megállítani az olvadást és a tágabb értelemben vett éghajlati válságot, és ezeket a veszélyeket végleg a permafrostban rejtegetni.
