Siltākas temperatūras Arktikā atkausē reģiona mūžīgo sasalumu – sasalušu augsnes slāni zem zemes – un potenciāli atdzīvina vīrusus, kas ir snauduši desmitiem tūkstošu gadu.
Lai gan pandēmija, ko izraisījusi slimība no tālās pagātnes, šķiet zinātniskās fantastikas filmas priekšnoteikums, zinātnieki brīdina, ka riski, kas ir tikai nelieli, ir nepietiekami novērtēti. Atkušņu laikā var izdalīties ķīmiskie un radioaktīvie atkritumi no aukstā kara, kas var kaitēt sugām un izjaukt ekosistēmas.
"Ar mūžīgo sasalumu notiek daudz kas, kas rada bažas, un tas patiešām parāda, kāpēc ir ļoti svarīgi, lai mēs pēc iespējas vairāk no mūžīgā sasaluma saglabātu sasaldētu," sacīja NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas klimata zinātniece Kimberlija Minere. Kalifornijas Tehnoloģiju institūts Pasadenā, Kalifornijā.
Mūžīgais sasalums aptver vienu piekto daļu no ziemeļu puslodes un jau sen ir atbalstījis arktisko tundru un boreālos mežus Aļaskā, Kanādā un Krievijā. Tā darbojas kā laika kapsula, saglabājot vairāku izmirušu radījumu mumificētās atliekas, kuras zinātnieki ir spējuši atklāt un analizēt pēdējos gados, tostarp divu alu lauvu mazuļu un vilnas degunradžu.
Mūžīgais sasalums ir piemērots uzglabāšanas līdzeklis ne tikai tāpēc, ka ir auksts; tā ir arī bezskābekļa vide, kurā gaisma neieplūst. Tomēr pašreizējā Arktikas temperatūra sasilst līdz četrām reizēm ātrāk nekā pārējā Zeme, graujot reģiona augšējo mūžīgā sasaluma slāni.
Jean-Michel Claverie, emeritētais medicīnas un genomikas profesors Eksas-Marseļas Universitātes Medicīnas skolā Marseļā, Francijā, ir pārbaudījis zemes paraugus, kas ņemti no Sibīrijas mūžīgā sasaluma, lai noskaidrotu, vai tajā esošās vīrusu daļiņas joprojām ir infekciozas. Viņš meklē "zombiju vīrusus", kā viņš tos sauc, un viņš ir atradis dažus.
Vīrusu mednieks
Klaverijs pēta konkrētu vīrusa veidu, ko viņš pirmo reizi atklāja 2003. gadā. Pazīstami kā milzu vīrusi, tie ir daudz lielāki par tipisko šķirni un ir redzami parastā gaismas mikroskopā, nevis jaudīgākā elektronu mikroskopā, kas padara tos par labu modeli šim nolūkam. laboratorijas darba veids.
Viņa centienus atklāt mūžīgajā sasalumā sasalušus vīrusus daļēji iedvesmojusi Krievijas zinātnieku komanda, kas 2012. gadā atdzīvināja savvaļas ziedu no 30,000 XNUMX gadus veciem sēklu audiem, kas atrasti vāveres iedobē. (Kopš tā laika zinātnieki ir veiksmīgi atdzīvinājuši arī senos mikroskopiskos dzīvniekus.)
2014. gadā viņam izdevās atdzīvināt vīrusu, ko viņš un viņa komanda izolēja no mūžīgā sasaluma, padarot to pirmo reizi 30,000 XNUMX gadu infekciozu, ievietojot to kultivētās šūnās. Drošības nolūkos viņš bija izvēlējies pētīt vīrusu, kura mērķis bija tikai vienšūnu amēbas, nevis dzīvnieki vai cilvēki.
Viņš atkārtoja varoņdarbu 2015. gadā, izolējot citu vīrusa tipu, kas arī bija vērsts uz amēbām. Un savā jaunākajā pētījumā, kas publicēts 18. februārī žurnālā Viruses, Klaverijs un viņa komanda izolēja vairākus seno vīrusu celmus no vairākiem mūžīgā sasaluma paraugiem, kas ņemti no septiņām dažādām vietām visā Sibīrijā, un parādīja, ka katrs no tiem var inficēt kultivētas amēbas šūnas.
Šie jaunākie celmi pārstāv piecas jaunas vīrusu ģimenes, papildus tām divām, kuras viņš bija atdzīvinājis iepriekš. Vecākais bija gandrīz 48,500 16 gadus vecs, pamatojoties uz augsnes radiooglekļa datēšanu, un tas tika iegūts no zemes parauga, kas ņemts no pazemes ezera 52 metrus (27,000 pēdas) zem virsmas. Jaunākie paraugi, kas atrasti vilnas mamuta atlieku kuņģa saturā un apvalkā, bija XNUMX XNUMX gadus veci.
Tas, ka ar amēbu inficējošie vīrusi joprojām ir infekciozi pēc tik ilga laika, liecina par potenciāli lielāku problēmu, sacīja Klavērija. Viņš baidās, ka cilvēki uzskata viņa pētījumus par zinātnisku zinātkāri un neuztver iespēju, ka senie vīrusi atdzims kā nopietnu apdraudējumu sabiedrības veselībai.
"Mēs uzskatām, ka šie ar amēbu inficējošie vīrusi ir aizstājēji visiem citiem iespējamiem vīrusiem, kas varētu atrasties mūžīgajā sasalumā," CNN sacīja Klavērija.
"Mēs redzam daudzu, daudzu, daudzu citu vīrusu pēdas," viņš piebilda. "Tātad mēs zinām, ka viņi tur ir. Mēs nezinām, vai viņi joprojām ir dzīvi. Bet mūsu argumentācija ir tāda, ka, ja amēbu vīrusi joprojām ir dzīvi, nav iemesla, kāpēc citi vīrusi joprojām nebūs dzīvi un nespēs inficēt savus saimniekus.
Precedents cilvēku inficēšanai
Mūžīgajā sasalumā ir atrastas vīrusu un baktēriju pēdas, kas var inficēt cilvēkus.
Plaušu paraugs no sievietes ķermeņa, kas 1997. gadā tika ekshumēts no mūžīgā sasaluma ciematā Sevardas pussalā Aļaskā, saturēja genoma materiālu no gripas celma, kas izraisīja 1918. gada pandēmiju. 2012. gadā zinātnieki apstiprināja, ka Sibīrijā apraktas sievietes 300 gadus vecās mumificētās atliekas satur bakas izraisošā vīrusa ģenētiskos parakstus.
Sibīrijas mēra uzliesmojums, kas no 2,000. gada jūlija līdz augustam skāra desmitiem cilvēku un vairāk nekā 2016 ziemeļbriežu, ir saistīts arī ar dziļāku mūžīgā sasaluma atkušanu īpaši karstās vasarās, ļaujot vecām Bacillus anthracis sporām atjaunoties no veciem apbedījumiem vai dzīvnieku līķi.
Birgitta Evengård, emeritētā profesore no Umea Universitātes Klīniskās mikrobioloģijas katedras Zviedrijā, teica, ka ir labāk jāuzrauga risks, ko potenciālie patogēni rada mūžīgā sasaluma atkausēšanā, taču brīdināja par satraucošu pieeju.
"Jums jāatceras, ka mūsu imūnaizsardzība ir izstrādāta ciešā saskarē ar mikrobioloģisko vidi," sacīja Evengård, kurš ir daļa no CLINF Ziemeļvalstu izcilības centra, grupas, kas pēta klimata pārmaiņu ietekmi uz infekcijas slimību izplatību cilvēkiem un cilvēkiem. dzīvnieki ziemeļu reģionos.
"Ja mūžīgajā sasalumā ir paslēpts vīruss, ar kuru mēs neesam bijuši kontaktā tūkstošiem gadu, iespējams, ka mūsu imūnā aizsardzība nav pietiekama," viņa sacīja. “Ir pareizi cienīt situāciju un būt proaktīvam, nevis tikai reaģējošam. Un veids, kā cīnīties ar bailēm, ir iegūt zināšanas.
Protams, reālajā pasaulē zinātnieki nezina, cik ilgi šie vīrusi varētu palikt infekciozi, ja tie ir pakļauti mūsdienu apstākļiem, un cik liela iespējamība, ka vīruss sastapsies ar piemērotu saimniekorganismu. Ne visi vīrusi ir patogēni, kas var izraisīt slimības; daži ir labdabīgi vai pat labvēlīgi saviem saimniekiem. Un, lai gan tajā dzīvo 3.6 miljoni cilvēku, Arktika joprojām ir mazapdzīvota vieta, tāpēc seno vīrusu iedarbības risks ir ļoti zems.
Tomēr "risks noteikti palielināsies globālās sasilšanas kontekstā," sacīja Klaverijs, "kad mūžīgā sasaluma atkusnis turpinās paātrināties un arvien vairāk cilvēku apdzīvos Arktiku pēc rūpnieciskiem pasākumiem."
Un Claverie nav vienīgais, kurš brīdina, ka reģions var kļūt par labvēlīgu augsni sekundāram notikumam, kad vīruss iekļūst jaunā saimniekdatorā un sāk izplatīties.
Pagājušajā gadā zinātnieku grupa publicēja pētījumus par augsnes un ezeru nogulumu paraugiem, kas ņemti no Hazenas ezera, saldūdens ezera Kanādā, kas atrodas Polārā lokā. Viņi sekvencēja ģenētisko materiālu nogulumos, lai identificētu vīrusu parakstus un potenciālo saimnieku - augu un dzīvnieku - genomus šajā apgabalā.
Izmantojot datormodeļa analīzi, viņi ierosināja, ka vīrusu pārnešanas risks uz jauniem saimniekiem ir lielāks vietās, kas atrodas tuvu ezerā ieplūstošajam lielam ledāju kušanas ūdens daudzumam — scenārijs, kas kļūst arvien ticamāks, klimatam sasilstot.
Nezināmas sekas
Vīrusu un citu apdraudējumu, ko satur sasilšanas mūžīgais sasalums, identificēšana ir pirmais solis, lai saprastu, kādu risku tie rada Arktikai, sacīja NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas kalnracis. Citas problēmas ietver kvantitatīvu noteikšanu, kur, kad, cik ātri un cik dziļi mūžīgais sasalums atkusīs.
Atkusnis var būt pakāpenisks process, kas ilgst tikai centimetrus desmitgadē, taču tas notiek arī ātrāk, piemēram, masveida zemes nogruvumu gadījumā, kas pēkšņi var atklāt dziļus un senus mūžīgā sasaluma slāņus. Process atmosfērā izdala arī metānu un oglekļa dioksīdu, kas ir ignorēts un nepietiekami novērtēts klimata pārmaiņu virzītājspēks.
Miners 2021. gada rakstā, kas publicēts zinātniskajā žurnālā Nature Climate Change, kataloģizēja virkni potenciālo apdraudējumu, kas pašlaik ir sasaluši Arktikas mūžīgajā sasalumā.
Šīs iespējamās briesmas ietvēra smago metālu un ķīmisko vielu, piemēram, pesticīdu DDT, ieguves atkritumus, kas tika aizliegti 2000. gadu sākumā. Kopš kodolizmēģinājumu parādīšanās 1950. gados radioaktīvos materiālus Arktikā ir izgāzusi arī Krievija un ASV.
"Pēkšņs atkusnis ātri atklāj vecos mūžīgā sasaluma horizontus, atbrīvojot savienojumus un mikroorganismus, kas ir izolēti dziļākos slāņos," Miners un citi pētnieki atzīmēja 2021. gada dokumentā.
Pētījumā Miners cilvēku tiešu inficēšanos ar seniem patogēniem, kas izdalās no mūžīgā sasaluma, apzīmēja kā "pašlaik neticamu".
Tomēr Minere sacīja, ka ir noraizējusies par to, ko viņa nosauca par "metuzala mikroorganismiem" (nosaukti pēc Bībeles personības ar visilgāko dzīves ilgumu). Tie ir organismi, kas varētu ienest seno un izmirušo ekosistēmu dinamiku mūsdienu Arktikā ar nezināmām sekām.
Seno mikroorganismu atkārtota parādīšanās var mainīt augsnes sastāvu un veģetatīvo augšanu, iespējams, vēl vairāk paātrinot klimata pārmaiņu ietekmi, sacīja Miners.
"Mums patiešām nav skaidrs, kā šie mikrobi mijiedarbosies ar mūsdienu vidi," viņa teica. "Tas nav īsti eksperiments, kuru, manuprāt, kāds no mums vēlas vadīt."
Miners sacīja, ka vislabākais rīcības veids ir mēģināt apturēt atkusni un plašāku klimata krīzi un uz visiem laikiem paturēt šos apdraudējumus mūžīgajā sasalumā.
