Višje temperature na Arktiki talijo večno zmrzal v regiji – zmrznjeno plast prsti pod zemljo – in potencialno oživljajo viruse, ki so bili v mirovanju več deset tisoč let.
medtem ko se pandemija, ki jo povzroča bolezen iz daljne preteklosti, zdi kot premisa znanstvenofantastičnega filma, znanstveniki opozarjajo, da so tveganja, le majhna, podcenjena. Med otoplitvami se lahko sprostijo kemični in radioaktivni odpadki iz hladne vojne, kar lahko škoduje vrstam in moti ekosisteme.
"Veliko se dogaja s permafrostom, kar je zaskrbljujoče, in resnično kaže, zakaj je zelo pomembno, da čim več permafrosta ohranimo zamrznjenega," je dejala Kimberley Miner, podnebna znanstvenica pri NASA Jet Propulsion Laboratory na California Institute of Technology v Pasadeni v Kaliforniji.
Permafrost pokriva eno petino severne poloble in že dolgo podpira arktično tundro in borealne gozdove Aljaske, Kanade in Rusije. Deluje kot časovna kapsula, ki ohranja mumificirane ostanke več izumrlih bitij, ki so jih znanstveniki lahko odkrili in analizirali v zadnjih letih, vključno z dvema jamskima levjim mladičem in volnatim nosorogom.
Permafrost je primeren medij za shranjevanje ne le zato, ker je hladen; je tudi okolje brez kisika, kamor svetloba ne prodre. Vendar se sedanje temperature na Arktiki segrevajo do štirikrat hitreje kot preostala zemlja, kar spodkopava zgornjo plast permafrosta v regiji.
Jean-Michel Claverie, zaslužni profesor medicine in genomike na Medicinski fakulteti Univerze Aix-Marseille v Marseillu v Franciji, je testiral vzorce zemlje, vzete iz sibirskega permafrosta, da bi ugotovil, ali so virusni delci, ki jih vsebujejo, še vedno nalezljivi. Išče »zombi viruse«, kot jim pravi, in nekaj jih je našel.
Lovec na viruse
Claverie proučuje določeno vrsto virusa, ki ga je prvič odkril leta 2003. Znani kot velikanski virusi, so veliko večji od tipične sorte in vidni pod navadnim svetlobnim mikroskopom, namesto z močnejšim elektronskim mikroskopom – zaradi česar so dober model za to vrsto laboratorijskega dela.
Njegova prizadevanja za odkrivanje virusov, zamrznjenih v permafrostu, je delno navdihnila skupina ruskih znanstvenikov, ki so leta 2012 oživili divjo rožo iz 30,000 let starega semenskega tkiva, najdenega v veverjinem rovu. (Od takrat so znanstveniki tudi uspešno oživili starodavne mikroskopske živali.)
Leta 2014 mu je uspelo oživiti virus, ki ga je s svojo ekipo izoliral iz permafrosta, tako da je prvič po 30,000 letih postal kužen, tako da ga je vstavil v gojene celice. Zaradi varnosti se je odločil preučevati virus, ki lahko cilja le na enocelične amebe, ne pa na živali ali ljudi.
Podvig je ponovil leta 2015, ko je izoliral drugo vrsto virusa, ki je prav tako ciljal na amebe. In v svoji najnovejši raziskavi, objavljeni 18. februarja v reviji Viruses, sta Claverie in njegova ekipa izolirala več sevov starodavnega virusa iz več vzorcev permafrosta, vzetih iz sedmih različnih krajev po vsej Sibiriji, in pokazala, da lahko vsak okuži gojene celice amebe.
Ti najnovejši sevi predstavljajo pet novih družin virusov, poleg dveh, ki jih je oživil prej. Najstarejša je bila stara skoraj 48,500 let, na podlagi radiokarbonskega datiranja tal in izvira iz vzorca zemlje, vzetega iz podzemnega jezera 16 metrov (52 čevljev) pod površjem. Najmlajši vzorci, najdeni v želodčni vsebini in ovoju ostankov volnatega mamuta, so bili stari 27,000 let.
Da so virusi, ki okužijo amebe, še vedno nalezljivi po tako dolgem času, kaže na potencialno večji problem, je dejal Claverie. Boji se, da ljudje njegove raziskave obravnavajo kot znanstveno radovednost in možnosti, da bodo starodavni virusi oživeli, ne dojemajo kot resno grožnjo javnemu zdravju.
"Na te viruse, ki okužijo amebe, gledamo kot na nadomestke za vse druge možne viruse, ki bi lahko bili v permafrostu," je Claverie povedal za CNN.
"Vidimo sledi mnogih, mnogih, mnogih drugih virusov," je dodal. »Torej vemo, da so tam. Ne vemo zagotovo, ali so še živi. Toda naše sklepanje je, da če so virusi amebe še vedno živi, ni razloga, zakaj drugi virusi ne bi bili še vedno živi in sposobni okužiti lastnih gostiteljev.
Precedens za okužbo ljudi
V permafrostu so našli ohranjene sledi virusov in bakterij, ki lahko okužijo ljudi.
Vzorec pljuč ženskega telesa, ki so ga leta 1997 ekshumirali iz permafrosta v vasi na polotoku Seward na Aljaski, je vseboval genomski material iz seva gripe, odgovornega za pandemijo leta 1918. Leta 2012 so znanstveniki potrdili, da 300 let stari mumificirani ostanki ženske, pokopane v Sibiriji, vsebujejo genetske podpise virusa, ki povzroča črne koze.
Izbruh antraksa v Sibiriji, ki je med julijem in avgustom 2,000 prizadel na desetine ljudi in več kot 2016 severnih jelenov, je bil povezan tudi z globljim odmrzovanjem permafrosta med izjemno vročimi poletji, kar je omogočilo, da so stare spore Bacillus anthracis ponovno prišle na površje s starih grobišč oz. živalska trupla.
Birgitta Evengård, zaslužna profesorica na Oddelku za klinično mikrobiologijo Univerze Umea na Švedskem, je dejala, da bi moral obstajati boljši nadzor nad tveganjem, ki ga predstavljajo potencialni patogeni pri odmrzovanju permafrosta, vendar je posvarila pred alarmantnim pristopom.
"Ne smete pozabiti, da se je naša imunska obramba razvila v tesnem stiku z mikrobiološkim okoljem," je dejal Evengård, ki je del nordijskega centra odličnosti CLINF, skupine, ki raziskuje učinke podnebnih sprememb na razširjenost nalezljivih bolezni pri ljudeh in živali v severnih regijah.
»Če je v permafrostu skrit virus, s katerim nismo bili v stiku tisoče let, je morda naša imunska obramba nezadostna,« je dejala. »Prav je spoštovati situacijo in biti proaktiven in ne le reaktiven. In način za boj proti strahu je znanje."
Seveda v resničnem svetu znanstveniki ne vedo, kako dolgo bi lahko ti virusi ostali kužni, ko bi bili izpostavljeni današnjim razmeram, ali kakšna je verjetnost, da bi virus naletel na primernega gostitelja. Niso vsi virusi patogeni, ki lahko povzročijo bolezen; nekateri so benigni ali celo koristni za svoje gostitelje. In čeprav je dom 3.6 milijona ljudi, je Arktika še vedno redko poseljen kraj, zaradi česar je tveganje za izpostavljenost ljudi starodavnim virusom zelo nizko.
Kljub temu se bo "tveganje zagotovo povečalo v kontekstu globalnega segrevanja," je dejal Claverie, "v katerem se bo taljenje permafrosta pospeševalo in bo več ljudi naselilo Arktiko zaradi industrijskih podvigov."
In Claverie ni edini, ki opozarja, da bi lahko regija postala plodna tla za dogodek prelivanja – ko virus skoči na novega gostitelja in se začne širiti.
Lansko leto je skupina znanstvenikov objavila raziskavo o vzorcih prsti in jezerskih usedlin, vzetih iz jezera Hazen, sladkovodnega jezera v Kanadi, ki se nahaja znotraj arktičnega kroga. Sekvencirali so genetski material v usedlini, da bi identificirali virusne podpise in genome potencialnih gostiteljev – rastlin in živali – na tem območju.
Z analizo računalniškega modela so predlagali, da je tveganje za prenos virusov na nove gostitelje večje na lokacijah blizu mesta, kjer so velike količine ledeniške staljene vode pritekle v jezero – scenarij, ki postane bolj verjeten, ko se podnebje segreje.
Neznane posledice
Prepoznavanje virusov in drugih nevarnosti, ki jih vsebuje segrevajoči se permafrost, je prvi korak k razumevanju, kakšno tveganje predstavljajo za Arktiko, je dejal Miner iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon. Drugi izzivi vključujejo kvantificiranje, kje, kdaj, kako hitro in kako globoko se bo permafrost odmrznil.
Odtajanje je lahko postopen proces, ki traja le nekaj centimetrov na desetletje, vendar se zgodi tudi hitreje, kot na primer v primeru velikih padcev zemlje, ki lahko nenadoma razkrijejo globoke in starodavne plasti permafrosta. Proces sprošča tudi metan in ogljikov dioksid v ozračje – spregledana in podcenjena gonila podnebnih sprememb.
Miner je v dokumentu iz leta 2021, objavljenem v znanstveni reviji Nature Climate Change, katalogiziral vrsto potencialnih nevarnosti, ki so trenutno zamrznjene v arktičnem permafrostu.
Te možne nevarnosti so vključevale zakopane odpadke iz rudarjenja težkih kovin in kemikalij, kot je pesticid DDT, ki je bil prepovedan v začetku leta 2000. Radioaktivni material so na Arktiki odlagali tudi Rusija in ZDA od začetka jedrskih poskusov v petdesetih letih prejšnjega stoletja.
»Nenadna otoplitev hitro razkrije stara obzorja permafrosta, pri čemer se sproščajo spojine in mikroorganizmi, zaprti v globljih plasteh,« so v dokumentu iz leta 2021 zapisali Miner in drugi raziskovalci.
V raziskovalnem dokumentu je Miner neposredno okužbo ljudi s starodavnimi patogeni, sproščenimi iz permafrosta, označil za "trenutno malo verjetno".
Vendar pa je Miner dejala, da je zaskrbljena zaradi tega, kar je poimenovala "mikroorganizmi metuzalem" (poimenovano po biblijski osebnosti z najdaljšo življenjsko dobo). To so organizmi, ki bi lahko prinesli dinamiko starodavnih in izumrlih ekosistemov v današnjo Arktiko z neznanimi posledicami.
Ponovni pojav starodavnih mikroorganizmov lahko spremeni sestavo tal in vegetativno rast, kar lahko dodatno pospeši učinke podnebnih sprememb, je dejal Miner.
"Resnično nam ni jasno, kako bodo ti mikrobi vplivali na sodobno okolje," je dejala. "Mislim, da to ni eksperiment, za katerega mislim, da bi ga kdo od nas želel izvesti."
Najboljše ukrepanje, je dejal Miner, je poskusiti zaustaviti otoplitev in širšo podnebno krizo ter te nevarnosti za vedno ohraniti zakopane v permafrostu.
