อุณหภูมิที่อุ่นขึ้นในแถบอาร์กติกกำลังละลายชั้นดินเยือกแข็งถาวรของภูมิภาค ซึ่งเป็นชั้นดินที่แช่แข็งใต้พื้นโลก และอาจช่วยฟื้นคืนไวรัสที่อยู่เฉยๆ มานับหมื่นปีได้
ในขณะที่โรคระบาดที่เกิดจากโรคจากอดีตอันไกลโพ้นดูเหมือนเป็นเพียงเรื่องราวในนิยายวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์เตือนว่าความเสี่ยงแม้จะเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ได้รับการประเมินต่ำเกินไป ในระหว่างการละลาย ขยะเคมีและกัมมันตภาพรังสีจากสงครามเย็นอาจถูกปล่อยออกมา ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและทำลายระบบนิเวศ
“มีหลายสิ่งหลายอย่างเกิดขึ้นกับชั้นดินเยือกแข็งถาวรซึ่งเป็นข้อกังวล และมันแสดงให้เห็นจริงๆ ว่าทำไมการที่เราต้องรักษาชั้นดินเยือกแข็งถาวรให้แข็งตัวให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จึงเป็นเรื่องสำคัญ” Kimberley Miner นักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพอากาศจากห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นของ NASA กล่าว สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียในเมืองพาซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย
เพอร์มาฟรอสต์ครอบคลุมพื้นที่หนึ่งในห้าของซีกโลกเหนือ และสนับสนุนทุ่งทุนดราอาร์กติกและป่าทางตอนเหนือของอลาสก้า แคนาดา และรัสเซียมายาวนาน โดยทำหน้าที่เป็นแคปซูลเวลา เพื่อเก็บรักษาซากมัมมี่ของสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้วหลายชนิด ซึ่งนักวิทยาศาสตร์สามารถค้นพบและวิเคราะห์ได้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา รวมถึงลูกสิงโตในถ้ำสองตัว และแรดขนยาวหนึ่งตัว
ชั้นดินเยือกแข็งถาวรเป็นสื่อกลางในการจัดเก็บที่เหมาะสม ไม่เพียงเพราะอากาศเย็นเท่านั้น นอกจากนี้ยังเป็นสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนซึ่งแสงไม่สามารถทะลุผ่านได้ อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิอาร์กติกในปัจจุบันกำลังอุ่นขึ้นเร็วกว่าส่วนอื่นๆ ของโลกถึงสี่เท่า ทำลายชั้นเพอร์มาฟรอสต์ชั้นบนสุดของภูมิภาค
Jean-Michel Claverie ศาสตราจารย์กิตติมศักดิ์ด้านการแพทย์และจีโนมิกส์จากคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัย Aix-Marseille ในเมืองมาร์เซย์ ประเทศฝรั่งเศส ได้ทำการทดสอบตัวอย่างดินที่นำมาจากชั้นดินเยือกแข็งของไซบีเรีย เพื่อดูว่าอนุภาคไวรัสใดๆ ที่บรรจุอยู่ในนั้นยังคงติดเชื้ออยู่หรือไม่ เขากำลังมองหา "ไวรัสซอมบี้" ตามที่เขาเรียก และเขาก็พบไวรัสบางตัวแล้ว
นักล่าไวรัส
Claverie ศึกษาไวรัสประเภทหนึ่งที่เขาค้นพบครั้งแรกในปี 2003 รู้จักกันในชื่อไวรัสขนาดยักษ์ พวกมันมีขนาดใหญ่กว่าไวรัสทั่วไปมากและมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงทั่วไป แทนที่จะเป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ทรงพลังกว่า ซึ่งทำให้พวกมันเป็นแบบอย่างที่ดีสำหรับสิ่งนี้ ประเภทของงานในห้องปฏิบัติการ
ความพยายามของเขาในการตรวจจับไวรัสที่ถูกแช่แข็งในชั้นดินเยือกแข็งถาวรนั้นได้รับแรงบันดาลใจบางส่วนจากทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียที่ในปี 2012 ได้ฟื้นฟูดอกไม้ป่าจากเนื้อเยื่อเมล็ดอายุ 30,000 ปีที่พบในโพรงของกระรอก (ตั้งแต่นั้นมา นักวิทยาศาสตร์ก็ประสบความสำเร็จในการทำให้สัตว์ที่มีกล้องจุลทรรศน์โบราณกลับมามีชีวิตอีกครั้ง)
ในปี 2014 เขาสามารถฟื้นฟูไวรัสที่เขาและทีมที่แยกได้จากชั้นดินเยือกแข็งถาวร ทำให้มันแพร่เชื้อได้เป็นครั้งแรกในรอบ 30,000 ปีโดยการใส่เข้าไปในเซลล์เพาะเลี้ยง เพื่อความปลอดภัย เขาเลือกศึกษาไวรัสที่สามารถกำหนดเป้าหมายเฉพาะอะมีบาเซลล์เดียว ไม่ใช่สัตว์หรือมนุษย์
เขาทำซ้ำอีกครั้งในปี 2015 โดยแยกไวรัสประเภทอื่นที่มีเป้าหมายไปที่อะมีบาด้วย ในงานวิจัยล่าสุดของเขา ซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 18 กุมภาพันธ์ในวารสาร Viruses คลาเวอรีและทีมงานของเขาได้แยกไวรัสโบราณหลายสายพันธุ์จากตัวอย่างเพอร์มาฟรอสต์หลายตัวอย่างที่นำมาจากเจ็ดแห่งทั่วไซบีเรีย และแสดงให้เห็นว่าพวกมันแต่ละตัวสามารถแพร่เชื้อไปยังเซลล์อะมีบาที่เพาะเลี้ยงได้
สายพันธุ์ล่าสุดเหล่านี้เป็นตัวแทนของไวรัสใหม่ 48,500 ตระกูล นอกเหนือจาก 16 ตระกูลที่เขาฟื้นขึ้นมาก่อนหน้านี้ ที่เก่าแก่ที่สุดมีอายุเกือบ 52 ปี โดยพิจารณาจากการหาอายุของคาร์บอนกัมมันตภาพรังสีในดิน และมาจากตัวอย่างดินที่นำมาจากทะเลสาบใต้ดินที่อยู่ลึกลงไป 27,000 เมตร (XNUMX ฟุต) ใต้พื้นผิว ตัวอย่างที่อายุน้อยที่สุดที่พบในกระเพาะอาหารและเสื้อคลุมของซากแมมมอธขนยาวนั้นมีอายุ XNUMX ปี
ไวรัสที่ติดเชื้ออะมีบานั้นยังคงแพร่เชื้อได้หลังจากเวลาผ่านไปเป็นเวลานาน บ่งบอกถึงปัญหาที่อาจใหญ่กว่านี้ Claverie กล่าว เขากลัวว่าผู้คนจะมองว่างานวิจัยของเขาเป็นเพียงความอยากรู้อยากเห็นทางวิทยาศาสตร์ และไม่มองว่าโอกาสที่ไวรัสโบราณจะกลับมามีชีวิตอีกครั้งถือเป็นภัยคุกคามร้ายแรงด้านสาธารณสุข
“เรามองว่าไวรัสที่ติดเชื้ออะมีบาเหล่านี้เป็นตัวแทนของไวรัสที่เป็นไปได้อื่นๆ ที่อาจอยู่ในชั้นดินเยือกแข็งถาวร” คลาเวรีบอกกับซีเอ็นเอ็น
“เราเห็นร่องรอยของไวรัสอื่นๆ มากมาย” เขากล่าวเสริม “เรารู้ว่าพวกเขาอยู่ที่นั่น เราไม่รู้แน่ชัดว่าพวกเขายังมีชีวิตอยู่ แต่เหตุผลของเราก็คือ ถ้าไวรัสอะมีบายังมีชีวิตอยู่ ก็ไม่มีเหตุผลใดที่ไวรัสตัวอื่นจะไม่มีชีวิตอยู่ และสามารถแพร่เชื้อไปยังโฮสต์ของพวกมันเองได้”
แบบอย่างสำหรับการติดเชื้อในมนุษย์
พบว่าร่องรอยของไวรัสและแบคทีเรียที่สามารถแพร่เชื้อในมนุษย์ได้ถูกเก็บรักษาไว้ในชั้นดินเยือกแข็งถาวร
ตัวอย่างปอดจากร่างกายของผู้หญิงคนหนึ่งที่ขุดขึ้นมาในปี 1997 จากชั้นดินเยือกแข็งในชั้นดินในหมู่บ้านแห่งหนึ่งบนคาบสมุทรซูวาร์ด ในรัฐอลาสกา มีสารจีโนมจากสายพันธุ์ไข้หวัดใหญ่ที่ทำให้เกิดการระบาดใหญ่ในปี 1918 ในปี 2012 นักวิทยาศาสตร์ยืนยันว่าซากมัมมี่อายุ 300 ปีของผู้หญิงคนหนึ่งที่ถูกฝังในไซบีเรียนั้นมีลายเซ็นทางพันธุกรรมของไวรัสที่ทำให้เกิดไข้ทรพิษ
การระบาดของโรคแอนแทรกซ์ในไซบีเรียที่ส่งผลกระทบต่อมนุษย์หลายสิบคนและกวางเรนเดียร์มากกว่า 2,000 ตัวระหว่างเดือนกรกฎาคมถึงเดือนสิงหาคมในปี พ.ศ. 2016 ยังเชื่อมโยงกับการละลายชั้นดินเยือกแข็งถาวรที่ลึกยิ่งขึ้นในช่วงฤดูร้อนที่ร้อนเป็นพิเศษ ส่งผลให้สปอร์เก่าของเชื้อ Bacillus anthracis ฟื้นคืนชีพขึ้นมาจากสถานที่ฝังศพเก่าหรือ ซากสัตว์
Birgitta Evengård ศาสตราจารย์กิตติคุณจากภาควิชาจุลชีววิทยาคลินิก มหาวิทยาลัย Umea ในสวีเดน กล่าวว่า ควรมีการเฝ้าระวังความเสี่ยงที่เกิดจากเชื้อโรคที่อาจเกิดขึ้นในการละลายชั้นดินเยือกแข็งถาวรได้ดีขึ้น แต่เตือนไม่ให้ใช้แนวทางตื่นตระหนก
“คุณต้องจำไว้ว่าการป้องกันภูมิคุ้มกันของเราได้รับการพัฒนาโดยการสัมผัสอย่างใกล้ชิดกับสภาพแวดล้อมทางจุลชีววิทยา” Evengård ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ CLINF Nordic Center of Excellence ซึ่งเป็นกลุ่มที่ตรวจสอบผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อความชุกของโรคติดเชื้อในมนุษย์และ สัตว์ในเขตภาคเหนือ
“หากมีไวรัสซ่อนอยู่ในชั้นดินเยือกแข็งถาวรซึ่งเราไม่ได้สัมผัสกันมานานนับพันปี อาจเป็นไปได้ว่าการป้องกันภูมิคุ้มกันของเรายังไม่เพียงพอ” เธอกล่าว “เป็นเรื่องถูกต้องที่จะให้ความเคารพต่อสถานการณ์ และดำเนินการเชิงรุก ไม่ใช่แค่โต้ตอบเท่านั้น และวิธีต่อสู้กับความกลัวคือการมีความรู้”
แน่นอนว่าในโลกแห่งความเป็นจริง นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่าไวรัสเหล่านี้สามารถแพร่เชื้อได้นานแค่ไหนเมื่อสัมผัสกับสภาวะปัจจุบัน หรือมีแนวโน้มเพียงใดที่ไวรัสจะพบกับโฮสต์ที่เหมาะสม ไม่ใช่ไวรัสทุกชนิดที่เป็นเชื้อโรคที่สามารถก่อให้เกิดโรคได้ บางชนิดไม่เป็นพิษเป็นภัยหรือเป็นประโยชน์ต่อเจ้าภาพด้วยซ้ำ และแม้ว่าจะมีประชากร 3.6 ล้านคน แต่อาร์กติกยังคงเป็นพื้นที่ที่มีประชากรเบาบาง ทำให้ความเสี่ยงที่มนุษย์จะสัมผัสกับไวรัสโบราณมีน้อยมาก
อย่างไรก็ตาม “ความเสี่ยงจะเพิ่มขึ้นในบริบทของภาวะโลกร้อน” คลาเวอรีกล่าว “ซึ่งการละลายของชั้นดินเยือกแข็งถาวรจะเร่งขึ้นเรื่อยๆ และผู้คนจำนวนมากขึ้นจะอาศัยอยู่ในอาร์กติกภายหลังจากการลงทุนทางอุตสาหกรรม”
และ Claverie ไม่ได้อยู่คนเดียวที่เตือนว่าภูมิภาคนี้อาจกลายเป็นพื้นที่อุดมสมบูรณ์สำหรับเหตุการณ์ที่แพร่กระจายออกไป เมื่อไวรัสกระโดดเข้าสู่พื้นที่ใหม่และเริ่มแพร่กระจาย
เมื่อปีที่แล้ว ทีมนักวิทยาศาสตร์ตีพิมพ์งานวิจัยเกี่ยวกับตัวอย่างดินและตะกอนทะเลสาบที่นำมาจากทะเลสาบฮาเซน ซึ่งเป็นทะเลสาบน้ำจืดในแคนาดาที่ตั้งอยู่ในอาร์กติกเซอร์เคิล พวกเขาจัดลำดับสารพันธุกรรมในตะกอนเพื่อระบุลายเซ็นของไวรัสและจีโนมของพืชและสัตว์ที่เป็นไปได้ในพื้นที่
จากการวิเคราะห์แบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ พวกเขาแนะนำว่าความเสี่ยงที่ไวรัสจะแพร่กระจายไปยังโฮสต์ใหม่นั้นสูงกว่าในสถานที่ใกล้กับบริเวณที่ธารน้ำแข็งละลายจำนวนมากไหลลงสู่ทะเลสาบ ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่มีแนวโน้มมากขึ้นเมื่อสภาพอากาศอุ่นขึ้น
ผลที่ตามมาที่ไม่ทราบ
การระบุไวรัสและอันตรายอื่นๆ ที่มีอยู่ในชั้นดินเยือกแข็งถาวรที่อุ่นขึ้นเป็นขั้นตอนแรกในการทำความเข้าใจถึงความเสี่ยงที่พวกมันมีต่ออาร์กติก นักขุดจากห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นของ NASA กล่าว ความท้าทายอื่นๆ ได้แก่ การหาปริมาณว่าที่ไหน เมื่อใด เร็วแค่ไหน และชั้นดินเยือกแข็งถาวรจะละลายได้ลึกเพียงใด
การละลายอาจเป็นกระบวนการที่ค่อยเป็นค่อยไปซึ่งใช้เวลาเพียงเซนติเมตรต่อทศวรรษ แต่ยังเกิดขึ้นได้รวดเร็วกว่าด้วย เช่น ในกรณีที่แผ่นดินถล่มขนาดใหญ่ที่อาจเผยให้เห็นชั้นดินเยือกแข็งถาวรที่ลึกและเก่าแก่อย่างกะทันหัน กระบวนการนี้ยังปล่อยก๊าซมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ถูกมองข้ามและประเมินค่าต่ำไป
คนขุดแร่ได้จัดทำรายการอันตรายที่อาจเกิดขึ้นซึ่งปัจจุบันถูกแช่แข็งในชั้นดินเยือกแข็งของอาร์กติกในรายงานปี 2021 ที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Nature Climate Change
อันตรายที่เป็นไปได้เหล่านั้นรวมถึงของเสียที่ฝังอยู่จากการขุดโลหะหนักและสารเคมี เช่น ยาฆ่าแมลงดีดีที ซึ่งถูกห้ามในช่วงต้นทศวรรษ 2000 วัสดุกัมมันตภาพรังสียังถูกทิ้งในอาร์กติกโดยรัสเซียและสหรัฐอเมริกา นับตั้งแต่มีการทดสอบนิวเคลียร์ในทศวรรษ 1950
“การละลายอย่างกะทันหันอย่างรวดเร็วเผยให้เห็นชั้นดินเยือกแข็งถาวรของชั้นดินถาวร ปล่อยสารประกอบและจุลินทรีย์ที่แยกตัวออกมาในชั้นลึก” ไมเนอร์และนักวิจัยคนอื่นๆ ตั้งข้อสังเกตในรายงานปี 2021
ในรายงานการวิจัย Miner ระบุว่าการติดเชื้อโดยตรงของมนุษย์ด้วยเชื้อโรคโบราณที่ปล่อยออกมาจากชั้นดินเยือกแข็งเยือกแข็ง (permafrost) ว่า “ไม่น่าจะเป็นไปได้ในปัจจุบัน”
อย่างไรก็ตาม Miner กล่าวว่าเธอกังวลเกี่ยวกับสิ่งที่เธอเรียกว่า "จุลินทรีย์เมธูเสลาห์" (ตั้งชื่อตามบุคคลในพระคัมภีร์ไบเบิลที่มีอายุขัยยาวนานที่สุด) สิ่งเหล่านี้คือสิ่งมีชีวิตที่สามารถนำพลวัตของระบบนิเวศโบราณและที่สูญพันธุ์ไปแล้วมาสู่อาร์กติกในปัจจุบัน โดยไม่ทราบผลที่ตามมา
การเกิดขึ้นใหม่ของจุลินทรีย์โบราณมีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของดินและการเจริญเติบโตของพืช และอาจเร่งผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศให้เร็วขึ้นอีก Miner กล่าว
“เรายังไม่ทราบแน่ชัดว่าจุลินทรีย์เหล่านี้จะโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมสมัยใหม่อย่างไร” เธอกล่าว “มันไม่ใช่การทดลองจริงๆ ที่ฉันคิดว่าพวกเราคนใดอยากจะทำ”
ไมเนอร์กล่าวว่าแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดคือการพยายามหยุดยั้งการละลายและวิกฤตสภาพภูมิอากาศในวงกว้าง และรักษาอันตรายเหล่านี้ให้ฝังอยู่ในชั้นดินเยือกแข็งถาวร
