Топлије температуре на Арктику одмрзавају пермафрост у региону – смрзнути слој тла испод земље – и потенцијално оживљавају вирусе који су били у стању мировања десетинама хиљада година.
док пандемија изазвана болешћу из далеке прошлости изгледа као премиса научнофантастичног филма, научници упозоравају да су ризици, само мали, потцењени. Током одмрзавања, хемијски и радиоактивни отпад из Хладног рата може се ослободити, потенцијално штетити врстама и пореметити екосистеме.
„Много тога се дешава са пермафростом што је забрињавајуће, и то заиста показује зашто је веома важно да задржимо што је могуће више пермафроста замрзнутим“, рекла је Кимберли Мајнер, климатски научник из НАСА Лабораторије за млазни погон у Калифорнијски институт за технологију у Пасадени, Калифорнија.
Пермафрост обухвата једну петину северне хемисфере и дуго је подржавао арктичку тундру и бореалне шуме Аљаске, Канаде и Русије. Делује као временска капсула, чувајући мумифициране остатке неколико изумрлих створења која су научници успели да открију и анализирају последњих година, укључујући два младунца пећинског лава и вунастог носорога.
Пермафрост је погодан медијум за складиштење не само зато што је хладан; такође је окружење без кисеоника у које светлост не продире. Међутим, садашње арктичке температуре се загревају до четири пута брже од остатка земље, поткопавајући горњи слој пермафроста у региону.
Јеан-Мицхел Цлаверие, емеритус професор медицине и геномике на Медицинском факултету Универзитета Екс-Марсеј у Марсеју, Француска, тестирао је узорке земље узете из сибирског пермафроста како би утврдио да ли су неке вирусне честице које се налазе у њему и даље заразне. Он тражи „зомби вирусе“, како их он назива, и нашао их је.
Ловац на вирусе
Цлаверие проучава одређени тип вируса који је први открио 2003. Познати као џиновски вируси, они су много већи од типичне врсте и видљиви су под обичним светлосним микроскопом, а не под снажнијим електронским микроскопом – што их чини добрим моделом за ово врста лабораторијског рада.
Његови напори да открије вирусе замрзнуте у пермафросту делимично су инспирисани тимом руских научника који је 2012. године оживео дивљи цвет из 30,000 година старог ткива семена пронађеног у јазбини веверице. (Од тада су научници такође успешно вратили древне микроскопске животиње у живот.)
Године 2014. успео је да оживи вирус који су он и његов тим изоловали из пермафроста, чинећи га заразним први пут у 30,000 година убацивањем у култивисане ћелије. Ради безбедности, одлучио је да проучава вирус који може да циља само једноћелијске амебе, а не животиње или људе.
Поновио је тај подвиг 2015. године, изолујући други тип вируса који је такође циљао амебе. И у свом најновијем истраживању, објављеном 18. фебруара у часопису Вируси, Клавери и његов тим изоловали су неколико сојева древног вируса из више узорака пермафроста узетих са седам различитих места широм Сибира и показали да сваки од њих може да зарази култивисане ћелије амебе.
Ови најновији сојеви представљају пет нових породица вируса, поврх две које је претходно оживео. Најстарији је био стар скоро 48,500 година, на основу радиокарбонског датирања тла, и потиче из узорка земље узетог из подземног језера 16 метара (52 стопе) испод површине. Најмлађи узорци, пронађени у садржају желуца и длаки остатака вунастог мамута, били су стари 27,000 година.
То што су вируси који инфицирају амебе и даље заразни након толико времена указује на потенцијално већи проблем, рекао је Цлаверие. Он се плаши да људи његово истраживање сматрају научном куриозитетом и не доживљавају могућност да се древни вируси врате у живот као озбиљну претњу по јавно здравље.
„Сматрамо ове вирусе који инфицирају амебе као сурогате за све друге могуће вирусе који би могли бити у пермафросту“, рекао је Цлаверие за ЦНН.
„Видимо трагове многих, много, много других вируса“, додао је он. „Тако да знамо да су тамо. Не знамо са сигурношћу да су још увек живи. Али наше размишљање је да ако су вируси амебе и даље живи, нема разлога зашто други вируси неће бити и даље живи и способни да заразе сопствене домаћине.
Преседан за инфекцију људи
Трагови вируса и бактерија које могу да заразе људе пронађени су сачувани у пермафросту.
Узорак плућа са тела жене ексхумиран 1997. године из пермафроста у селу на полуострву Сјуард на Аљасци садржао је геномски материјал соја грипа одговорног за пандемију 1918. године. Научници су 2012. године потврдили да 300-годишњи мумифицирани остаци жене сахрањене у Сибиру садрже генетске потписе вируса који изазива мале богиње.
Епидемија антракса у Сибиру која је захватила десетине људи и више од 2,000 ирваса између јула и августа 2016. такође је повезана са дубљим одмрзавање пермафроста током изузетно топлих лета, омогућавајући старим спорама Бациллус антхрацис да поново испливају из старих гробница или лешеве животиња.
Биргитта Евенгард, професор емерита на Одељењу за клиничку микробиологију Универзитета Умеа у Шведској, рекла је да би требало да постоји бољи надзор над ризиком који представљају потенцијални патогени током одмрзавања пермафроста, али је упозорила на алармистички приступ.
„Морате запамтити да је наша имунолошка одбрана развијена у блиском контакту са микробиолошким окружењем“, рекао је Евенгорд, који је део ЦЛИНФ Нордијског центра изврсности, групе која истражује ефекте климатских промена на преваленцију заразних болести код људи и животиње у северним регионима.
„Ако постоји вирус скривен у пермафросту са којим нисмо били у контакту хиљадама година, можда наша имунолошка одбрана није довољна“, рекла је она. „Исправно је поштовати ситуацију и бити проактиван, а не само реактиван. А начин борбе против страха је знање.”
Наравно, у стварном свету, научници не знају колико дуго ови вируси могу да остану заразни када буду изложени данашњим условима, нити колико је вероватно да ће вирус наићи на одговарајућег домаћина. Нису сви вируси патогени који могу изазвати болест; неки су бенигни или чак корисни за своје домаћине. И док је дом за 3.6 милиона људи, Арктик је још увек ретко насељено место, због чега је ризик од излагања људи древним вирусима веома низак.
Ипак, „ризик ће се повећати у контексту глобалног загревања“, рекао је Клавери, „у којем ће се одмрзавање пермафроста наставити убрзавати, а све више људи ће насељавати Арктик услед индустријских подухвата.
И Клавери није сама у упозорењу да би регион могао да постане плодно тло за преливање – када вирус ускочи у новог домаћина и почне да се шири.
Прошле године, тим научника објавио је истраживање о узорцима тла и језерског седимента узетим из језера Хазен, слатководног језера у Канади које се налази унутар поларног круга. Они су секвенционирали генетски материјал у седименту како би идентификовали вирусне потписе и геноме потенцијалних домаћина - биљака и животиња - у том подручју.
Користећи анализу компјутерског модела, сугерисали су да је ризик од преливања вируса на нове домаћине већи на локацијама близу места где су се велике количине глацијалне отопљене воде сливале у језеро – сценарио који постаје вероватнији како се клима загрева.
Непознате последице
Идентификовање вируса и других опасности садржаних у пермафросту који се загрева је први корак у разумевању какав ризик представљају за Арктик, рекао је рудар из НАСА-ине Лабораторије за млазни погон. Остали изазови укључују квантификацију где, када, колико брзо и колико дубоко ће се пермафрост одмрзнути.
Одмрзавање може бити постепен процес од само неколико центиметара по деценији, али се дешава и брже, као у случају великих падавина које могу изненада открити дубоке и древне слојеве пермафроста. Процес такође ослобађа метан и угљен-диоксид у атмосферу – занемарени и потцењени покретач климатских промена.
Минер је каталогизирао низ потенцијалних опасности које су тренутно замрзнуте у арктичком пермафросту у раду из 2021. објављеном у научном часопису Натуре Цлимате Цханге.
Те могуће опасности укључивале су закопани отпад од рударења тешких метала и хемикалија као што је пестицид ДДТ, који је био забрањен почетком 2000-их. Радиоактивни материјал је такође бачен на Арктик – од стране Русије и Сједињених Држава – од појаве нуклеарног тестирања 1950-их.
„Нагло отапање брзо открива старе хоризонте пермафроста, ослобађајући једињења и микроорганизме издвојене у дубљим слојевима“, приметили су Минер и други истраживачи у раду из 2021.
У истраживачком раду, Минер је директну инфекцију људи древним патогенима ослобођеним из пермафроста означио као „тренутно невероватно“.
Међутим, Минер је рекла да је забринута због онога што је назвала „метузалемским микроорганизмима“ (названом по библијској личности са најдужим животним веком). То су организми који би могли да унесу динамику древних и изумрлих екосистема у данашњи Арктик, са непознатим последицама.
Поновна појава древних микроорганизама има потенцијал да промени састав тла и вегетативни раст, што може додатно убрзати ефекте климатских промена, рекао је Минер.
„Заиста нам није јасно како ће ови микроби ступити у интеракцију са модерним окружењем“, рекла је она. "Мислим да то није експеримент за који мислим да би било ко од нас желео да изведе."
Најбољи начин деловања, рекао је Минер, је покушати зауставити отапање и ширу климатску кризу и задржати ове опасности заувек закопане у пермафросту.
