Ang mas maiinit na temperatura sa Arctic ay nalatunaw ang permafrost ng rehiyon - isang nagyelo na layer ng lupa sa ilalim ng lupa - at potensyal na buhayin ang mga virus na natutulog sa loob ng sampu-sampung libong taon.
habang ang isang pandemya na dulot ng isang sakit mula sa malayong nakaraan ay tila ang premise ng isang science fiction na pelikula, nagbabala ang mga siyentipiko na ang mga panganib, maliit lamang, ay minamaliit. Sa panahon ng pagtunaw, ang mga kemikal at radioactive na basura mula sa Cold War ay maaaring ilabas, na posibleng makapinsala sa mga species at makagambala sa mga ecosystem.
"Maraming nangyayari sa permafrost na nag-aalala, at talagang ipinapakita nito kung bakit napakahalaga na panatilihin natin ang pinakamaraming permafrost na nagyelo hangga't maaari," sabi ni Kimberley Miner, isang siyentipikong klima sa NASA Jet Propulsion Laboratory sa the California Institute of Technology sa Pasadena, California.
Ang Permafrost ay sumasaklaw sa ikalima ng Northern Hemisphere at matagal nang sumusuporta sa Arctic tundra at boreal forest ng Alaska, Canada, at Russia. Ito ay gumaganap bilang isang kapsula ng oras, na pinapanatili ang mga mummified na labi ng ilang mga patay na nilalang na natuklasan at nasuri ng mga siyentipiko sa mga nakaraang taon, kabilang ang dalawang cub ng leon sa kuweba at isang makapal na rhino.
Ang Permafrost ay isang angkop na daluyan ng imbakan hindi lamang dahil ito ay malamig; isa rin itong oxygen-free na kapaligiran kung saan hindi tumatagos ang liwanag. Gayunpaman, ang kasalukuyang temperatura ng Arctic ay umiinit nang hanggang apat na beses na mas mabilis kaysa sa iba pang bahagi ng mundo, na sumisira sa tuktok na layer ng permafrost ng rehiyon.
Si Jean-Michel Claverie, isang Emeritus na propesor ng medisina at genomics sa Aix-Marseille University School of Medicine sa Marseille, France, ay sumubok ng mga sample ng lupa na kinuha mula sa Siberian permafrost upang makita kung nakakahawa pa rin ang anumang mga viral particle na nilalaman nito. Naghahanap siya ng mga “zombie virus,” gaya ng tawag niya sa kanila, at may nakita siyang ilan.
Ang mangangaso ng virus
Pinag-aaralan ni Claverie ang isang partikular na uri ng virus na una niyang natuklasan noong 2003. Kilala bilang mga higanteng virus, ang mga ito ay mas malaki kaysa sa tipikal na iba't at nakikita sa ilalim ng isang regular na light microscope, sa halip na isang mas malakas na electron microscope - na ginagawang isang magandang modelo para dito. uri ng gawaing lab.
Ang kanyang mga pagsisikap na tuklasin ang mga virus na nagyelo sa permafrost ay bahagyang binigyang inspirasyon ng isang pangkat ng mga siyentipikong Ruso na noong 2012 ay muling binuhay ang isang wildflower mula sa isang 30,000 taong gulang na seed tissue na natagpuan sa lungga ng squirrel. (Mula noon, matagumpay ding naibalik ng mga siyentipiko ang mga sinaunang mikroskopiko na hayop.)
Noong 2014, nagawa niyang buhayin ang isang virus na nahiwalay niya at ng kanyang koponan sa permafrost, na ginagawa itong nakakahawa sa unang pagkakataon sa loob ng 30,000 taon sa pamamagitan ng pagpasok nito sa mga kulturang selula. Para sa kaligtasan, pinili niyang pag-aralan ang isang virus na maaari lamang mag-target ng single-celled amoebas, hindi mga hayop o tao.
Inulit niya ang gawain noong 2015, na nagbukod ng ibang uri ng virus na naka-target din sa amoebas. At sa kanyang pinakabagong pananaliksik, na inilathala noong Pebrero 18 sa journal Viruses, si Claverie at ang kanyang koponan ay naghiwalay ng ilang mga strain ng sinaunang virus mula sa maraming sample ng permafrost na kinuha mula sa pitong iba't ibang lugar sa buong Siberia at ipinakita na ang bawat isa ay maaaring makahawa sa mga kulturang amoeba cell.
Ang mga pinakabagong strain na iyon ay kumakatawan sa limang bagong pamilya ng mga virus, bukod pa sa dalawang nabuhay niyang muli dati. Ang pinakamatanda ay halos 48,500 taong gulang, batay sa radiocarbon dating ng lupa, at nagmula sa isang sample ng lupa na kinuha mula sa isang underground lake na 16 metro (52 feet) sa ibaba ng ibabaw. Ang mga pinakabatang sample, na natagpuan sa laman ng tiyan at amerikana ng labi ng isang makapal na mammoth, ay 27,000 taong gulang.
Na ang mga amoeba-infecting virus ay nakakahawa pa rin pagkatapos ng mahabang panahon ay nagpapahiwatig ng isang potensyal na mas malaking problema, sabi ni Claverie. Natatakot siya na ituring ng mga tao ang kanyang pananaliksik bilang isang pang-agham na pag-usisa at hindi niya nakikita ang pag-asam ng mga sinaunang virus na muling mabuhay bilang isang seryosong banta sa kalusugan ng publiko.
"Tinitingnan namin ang mga amoeba-infecting virus na ito bilang mga kahalili para sa lahat ng iba pang posibleng mga virus na maaaring nasa permafrost," sinabi ni Claverie sa CNN.
"Nakikita namin ang mga bakas ng marami, marami, maraming iba pang mga virus," dagdag niya. “Kaya alam natin na nandiyan sila. Hindi natin alam na buhay pa sila. Ngunit ang aming katwiran ay kung ang mga amoeba virus ay buhay pa, walang dahilan kung bakit ang ibang mga virus ay hindi pa rin mabubuhay, at may kakayahang makahawa sa kanilang sariling mga host.
Precedent para sa impeksyon sa tao
Ang mga bakas ng mga virus at bakterya na maaaring makahawa sa mga tao ay natagpuang napanatili sa permafrost.
Ang isang sample ng baga mula sa katawan ng isang babae na hinukay noong 1997 mula sa permafrost sa isang nayon sa Seward Peninsula ng Alaska ay naglalaman ng genomic material mula sa strain ng trangkaso na responsable para sa pandemya noong 1918. Noong 2012, kinumpirma ng mga siyentipiko na ang 300 taong gulang na mummified na labi ng isang babaeng inilibing sa Siberia ay naglalaman ng mga genetic signature ng virus na nagdudulot ng bulutong.
Ang pagsiklab ng anthrax sa Siberia na nakaapekto sa dose-dosenang mga tao at higit sa 2,000 reindeer sa pagitan ng Hulyo at Agosto noong 2016 ay naiugnay din sa mas malalim na pagtunaw ng permafrost sa panahon ng napakainit na tag-araw, na nagpapahintulot sa mga lumang spore ng Bacillus anthracis na muling lumabas mula sa lumang libingan o mga bangkay ng hayop.
Sinabi ni Birgitta Evengård, propesor emerita sa Umea University's Department of Clinical Microbiology sa Sweden, na dapat magkaroon ng mas mahusay na pagsubaybay sa panganib na dulot ng mga potensyal na pathogens sa pagtunaw ng permafrost, ngunit nagbabala laban sa isang alarmist na diskarte.
"Dapat mong tandaan na ang aming immune defense ay nabuo sa malapit na pakikipag-ugnay sa microbiological na kapaligiran," sabi ni Evengård, na bahagi ng CLINF Nordic Center of Excellence, isang grupo na nag-iimbestiga sa mga epekto ng pagbabago ng klima sa paglaganap ng mga nakakahawang sakit sa mga tao at mga hayop sa hilagang rehiyon.
"Kung mayroong isang virus na nakatago sa permafrost na hindi natin nakakausap sa loob ng libu-libong taon, maaaring hindi sapat ang ating immune defense," aniya. “Tama ang paggalang sa sitwasyon at maging maagap at hindi lamang reaktibo. At ang paraan upang labanan ang takot ay ang pagkakaroon ng kaalaman.”
Siyempre, sa totoong mundo, hindi alam ng mga siyentipiko kung gaano katagal maaaring manatiling nakakahawa ang mga virus na ito kapag nalantad sa kasalukuyang mga kondisyon, o kung gaano kalamang na ang virus ay makakatagpo ng angkop na host. Hindi lahat ng mga virus ay mga pathogen na maaaring magdulot ng sakit; ang ilan ay benign o kahit na kapaki-pakinabang sa kanilang mga host. At habang ito ay tahanan ng 3.6 milyong tao, ang Arctic ay isa pa ring lugar na kakaunti ang populasyon, na ginagawang napakababa ng panganib ng pagkakalantad ng tao sa mga sinaunang virus.
Gayunpaman, "ang panganib ay tiyak na tataas sa konteksto ng pag-init ng mundo," sabi ni Claverie, "kung saan ang pagtunaw ng permafrost ay patuloy na magpapabilis, at mas maraming tao ang maninirahan sa Arctic sa pagtatapos ng mga pakikipagsapalaran sa industriya."
At si Claverie ay hindi nag-iisa sa babala na ang rehiyon ay maaaring maging isang matabang lupa para sa isang spillover na kaganapan - kapag ang isang virus ay tumalon sa isang bagong host at nagsimulang kumalat.
Noong nakaraang taon, isang pangkat ng mga siyentipiko ang nag-publish ng pananaliksik sa mga sample ng lupa at lake sediment na kinuha mula sa Lake Hazen, isang freshwater lake sa Canada na matatagpuan sa loob ng Arctic Circle. Inayos nila ang genetic material sa sediment upang matukoy ang mga viral signature at ang mga genome ng mga potensyal na host - mga halaman at hayop - sa lugar.
Gamit ang pagsusuri ng modelo ng computer, iminungkahi nila na mas mataas ang panganib ng mga virus na dumaloy sa mga bagong host sa mga lokasyong malapit sa kung saan dumaloy ang malalaking halaga ng glacial meltwater sa lawa - isang sitwasyong nagiging mas malamang habang umiinit ang klima.
Hindi alam na kahihinatnan
Ang pagkilala sa mga virus at iba pang mga panganib na nakapaloob sa warming permafrost ay ang unang hakbang sa pag-unawa kung anong panganib ang dulot ng mga ito sa Arctic, sinabi ng Miner sa Jet Propulsion Laboratory ng NASA. Kasama sa iba pang mga hamon ang pagbibilang kung saan, kailan, gaano kabilis, at gaano kalalim ang pagkatunaw ng permafrost.
Ang pagtunaw ay maaaring isang unti-unting proseso na kasing liit ng mga sentimetro bawat dekada ngunit nangyayari rin nang mas mabilis, tulad ng kaso ng napakalaking pagbagsak ng lupa na maaaring biglang maglantad ng malalim at sinaunang mga layer ng permafrost. Ang proseso ay naglalabas din ng methane at carbon dioxide sa atmospera - isang hindi napapansin at minamaliit na dahilan ng pagbabago ng klima.
Nag-catalog ang minero ng hanay ng mga potensyal na panganib na kasalukuyang nagyelo sa Arctic permafrost sa isang 2021 na papel na inilathala sa siyentipikong journal na Nature Climate Change.
Kasama sa mga posibleng panganib na iyon ang mga nakabaon na basura mula sa pagmimina ng mabibigat na metal at mga kemikal tulad ng pestisidyo na DDT, na ipinagbawal noong unang bahagi ng 2000s. Ang radioactive na materyal ay itinapon din sa Arctic - ng Russia at Estados Unidos - mula nang dumating ang nuclear testing noong 1950s.
"Ang biglaang pagtunaw ay mabilis na naglalantad ng mga lumang permafrost horizon, naglalabas ng mga compound at microorganism na naka-sequester sa mas malalim na mga layer," ang sabi ng Miner at iba pang mga mananaliksik sa 2021 na papel.
Sa papel ng pananaliksik, binansagan ng Miner ang direktang impeksiyon ng mga tao na may mga sinaunang pathogen na inilabas mula sa permafrost bilang "kasalukuyang hindi malamang."
Gayunpaman, sinabi ni Miner na siya ay nag-aalala tungkol sa kung ano ang tinawag niyang "Methuselah microorganisms" (pinangalanan sa Biblikal na pigura na may pinakamahabang buhay). Ito ay mga organismo na maaaring magdala ng dinamika ng mga sinaunang at extinct na ecosystem sa kasalukuyang Arctic, na may hindi kilalang mga kahihinatnan.
Ang muling paglitaw ng mga sinaunang mikroorganismo ay may potensyal na baguhin ang komposisyon ng lupa at vegetative growth, posibleng higit pang mapabilis ang mga epekto ng pagbabago ng klima, sabi ng Miner.
"Talagang hindi kami malinaw kung paano makikipag-ugnayan ang mga mikrobyo na ito sa modernong kapaligiran," sabi niya. "Ito ay hindi talaga isang eksperimento na sa tingin ko sinuman sa atin ay gustong tumakbo."
Ang pinakamahusay na pagkilos, sabi ng Miner, ay subukan at ihinto ang pagtunaw, at ang mas malawak na krisis sa klima, at panatilihin ang mga panganib na ito na nakabaon sa permafrost para sa kabutihan.
