Nhiệt độ ấm hơn ở Bắc Cực đang làm tan lớp băng vĩnh cửu của khu vực - một lớp đất đóng băng bên dưới trái đất - và có khả năng làm hồi sinh các loại virus đã không hoạt động trong hàng chục nghìn năm.
trong khi đại dịch gây ra bởi một căn bệnh từ quá khứ xa xôi có vẻ giống như tiền đề của một bộ phim khoa học viễn tưởng, thì các nhà khoa học cảnh báo rằng những rủi ro, dù chỉ là nhỏ, đã bị đánh giá thấp. Trong quá trình tan băng, chất thải hóa học và phóng xạ từ Chiến tranh Lạnh có thể được giải phóng, có khả năng gây hại cho các loài và phá vỡ hệ sinh thái.
Kimberley Miner, một nhà khoa học khí hậu tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA cho biết: “Có rất nhiều điều đáng lo ngại đang xảy ra với lớp băng vĩnh cửu và nó thực sự cho thấy lý do tại sao điều cực kỳ quan trọng là chúng ta phải giữ càng nhiều lớp băng vĩnh cửu đóng băng càng tốt. Viện Công nghệ California ở Pasadena, California.
Lớp băng vĩnh cửu trải dài XNUMX/XNUMX Bắc bán cầu và từ lâu đã hỗ trợ lãnh nguyên Bắc Cực và các khu rừng phương bắc ở Alaska, Canada và Nga. Nó hoạt động như một viên nang thời gian, bảo quản xác ướp của một số sinh vật đã tuyệt chủng mà các nhà khoa học đã có thể khám phá và phân tích trong những năm gần đây, bao gồm hai con sư tử hang động và một con tê giác lông xù.
Lớp băng vĩnh cửu là phương tiện bảo quản phù hợp không chỉ vì nó lạnh; đó cũng là môi trường không có oxy, ánh sáng không xuyên qua được. Tuy nhiên, nhiệt độ hiện tại ở Bắc Cực đang nóng lên nhanh hơn bốn lần so với phần còn lại của trái đất, làm xói mòn lớp băng vĩnh cửu trên cùng của khu vực.
Jean-Michel Claverie, giáo sư danh dự về y học và bộ gen tại Trường Y Đại học Aix-Marseille ở Marseille, Pháp, đã thử nghiệm các mẫu đất lấy từ băng vĩnh cửu ở Siberia để xem liệu có hạt virus nào chứa trong đó vẫn có thể lây nhiễm hay không. Anh ấy đang tìm kiếm “vi-rút thây ma”, như cách anh ấy gọi chúng, và anh ấy đã tìm thấy một số.
thợ săn virus
Claverie nghiên cứu một loại vi-rút cụ thể mà ông phát hiện lần đầu tiên vào năm 2003. Được gọi là vi-rút khổng lồ, chúng lớn hơn nhiều so với loại thông thường và có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi ánh sáng thông thường, thay vì kính hiển vi điện tử mạnh hơn – khiến chúng trở thành một mô hình tốt cho điều này loại công việc trong phòng thí nghiệm.
Những nỗ lực của ông nhằm phát hiện vi-rút bị đóng băng trong lớp băng vĩnh cửu một phần được truyền cảm hứng bởi một nhóm các nhà khoa học Nga, những người vào năm 2012 đã hồi sinh một loài hoa dại từ mô hạt 30,000 năm tuổi được tìm thấy trong hang của một con sóc. (Kể từ đó, các nhà khoa học cũng đã thành công trong việc hồi sinh các động vật cực nhỏ cổ đại.)
Vào năm 2014, anh ấy đã tìm cách hồi sinh một loại vi-rút mà anh và nhóm của mình đã phân lập được từ lớp băng vĩnh cửu, khiến nó có thể lây nhiễm lần đầu tiên sau 30,000 năm bằng cách đưa nó vào các tế bào nuôi cấy. Để đảm bảo an toàn, anh ấy đã chọn nghiên cứu một loại vi-rút chỉ có thể nhắm vào amip đơn bào, không phải động vật hay con người.
Ông đã lặp lại kỳ tích vào năm 2015, phân lập một loại vi rút khác cũng nhắm mục tiêu là amip. Và trong nghiên cứu mới nhất của mình, được công bố vào ngày 18 tháng XNUMX trên tạp chí Viruses, Claverie và nhóm của ông đã phân lập được một số chủng vi rút cổ đại từ nhiều mẫu băng vĩnh cửu được lấy từ bảy địa điểm khác nhau trên khắp Siberia và cho thấy chúng có thể lây nhiễm từng tế bào amip nuôi cấy.
Những chủng mới nhất đó đại diện cho 48,500 họ virus mới, bên cạnh 16 họ mà ông đã hồi sinh trước đó. Mẫu lâu đời nhất đã gần 52 năm tuổi, dựa trên việc xác định niên đại bằng carbon phóng xạ của đất và đến từ một mẫu đất lấy từ một hồ nước ngầm ở độ sâu 27,000 mét (XNUMX feet) bên dưới bề mặt. Các mẫu trẻ nhất, được tìm thấy trong dạ dày và áo khoác của một con voi ma mút lông cừu, đã XNUMX năm tuổi.
Claverie nói rằng vi-rút lây nhiễm amip vẫn lây nhiễm sau một thời gian dài là dấu hiệu của một vấn đề tiềm ẩn lớn hơn. Anh ấy sợ mọi người coi nghiên cứu của anh ấy là một sự tò mò khoa học và không coi viễn cảnh virus cổ đại sống lại là mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe cộng đồng.
Claverie nói với CNN: “Chúng tôi coi những vi-rút lây nhiễm amip này là đại diện thay thế cho tất cả các vi-rút có thể khác có thể tồn tại trong lớp băng vĩnh cửu.
Ông nói thêm: “Chúng tôi thấy dấu vết của rất, rất nhiều loại virus khác. “Vì vậy, chúng tôi biết họ đang ở đó. Chúng tôi không biết chắc chắn rằng họ vẫn còn sống. Nhưng lập luận của chúng tôi là nếu vi-rút amip vẫn còn sống thì không có lý do gì khiến các vi-rút khác không còn sống và có khả năng lây nhiễm cho vật chủ của chính chúng.”
Tiền lệ lây nhiễm cho người
Dấu vết của virus và vi khuẩn có thể lây nhiễm cho con người đã được tìm thấy trong lớp băng vĩnh cửu.
Một mẫu phổi từ cơ thể của một người phụ nữ được khai quật vào năm 1997 từ lớp băng vĩnh cửu tại một ngôi làng trên Bán đảo Seward của Alaska có chứa vật liệu gen từ chủng cúm gây ra đại dịch năm 1918. Năm 2012, các nhà khoa học xác nhận xác ướp 300 năm tuổi của một phụ nữ được chôn cất ở Siberia chứa dấu hiệu di truyền của virus gây bệnh đậu mùa.
Một đợt bùng phát bệnh than ở Siberia đã ảnh hưởng đến hàng chục người và hơn 2,000 con tuần lộc từ tháng 2016 đến tháng XNUMX năm XNUMX cũng có liên quan đến sự tan băng sâu hơn của lớp băng vĩnh cửu trong mùa hè đặc biệt nóng, cho phép các bào tử cũ của Bacillus anthracis tái sinh từ các khu chôn cất cũ hoặc xác động vật.
Birgitta Evengård, giáo sư danh dự tại Khoa Vi sinh lâm sàng của Đại học Umea ở Thụy Điển, cho biết cần giám sát tốt hơn về rủi ro do các mầm bệnh tiềm tàng gây ra trong quá trình tan băng vĩnh cửu, nhưng cảnh báo chống lại cách tiếp cận mang tính báo động.
“Bạn phải nhớ rằng khả năng phòng vệ miễn dịch của chúng ta đã được phát triển trong mối liên hệ chặt chẽ với môi trường vi sinh vật,” Evengård, thành viên của Trung tâm Xuất sắc Bắc Âu CLINF, một nhóm điều tra tác động của biến đổi khí hậu đối với sự phổ biến của các bệnh truyền nhiễm ở người và động vật ở các vùng phía bắc.
Bà nói: “Nếu có một loại vi-rút ẩn trong lớp băng vĩnh cửu mà chúng ta đã không tiếp xúc trong hàng nghìn năm, thì có thể khả năng phòng vệ miễn dịch của chúng ta là không đủ. “Việc tôn trọng tình hình và chủ động chứ không chỉ phản ứng là đúng đắn. Và cách để chiến đấu với nỗi sợ hãi là phải có kiến thức.”
Tất nhiên, trong thế giới thực, các nhà khoa học không biết những vi-rút này có thể lây nhiễm trong bao lâu sau khi tiếp xúc với các điều kiện ngày nay hoặc khả năng vi-rút gặp vật chủ phù hợp như thế nào. Không phải tất cả các loại vi-rút đều là mầm bệnh có thể gây bệnh; một số lành tính hoặc thậm chí có lợi cho vật chủ của chúng. Và dù là nơi sinh sống của 3.6 triệu người, Bắc Cực vẫn là nơi dân cư thưa thớt, khiến nguy cơ con người tiếp xúc với virus cổ đại là rất thấp.
Tuy nhiên, “nguy cơ chắc chắn sẽ tăng lên trong bối cảnh trái đất nóng lên,” Claverie nói, “trong đó băng vĩnh cửu tan băng sẽ tiếp tục tăng tốc, và nhiều người sẽ đến Bắc Cực sinh sống sau các dự án công nghiệp.”
Và Claverie không đơn độc cảnh báo rằng khu vực này có thể trở thành mảnh đất màu mỡ cho sự kiện lây lan – khi vi-rút nhảy vào vật chủ mới và bắt đầu lây lan.
Năm ngoái, một nhóm các nhà khoa học đã công bố nghiên cứu về các mẫu đất và trầm tích hồ được lấy từ Hồ Hazen, một hồ nước ngọt ở Canada nằm trong Vòng Bắc Cực. Họ đã giải trình tự vật liệu di truyền trong trầm tích để xác định dấu hiệu của virus và bộ gen của các vật chủ tiềm năng – thực vật và động vật – trong khu vực.
Sử dụng phân tích mô hình máy tính, họ cho rằng nguy cơ vi-rút lây lan sang vật chủ mới cao hơn ở những địa điểm gần nơi có một lượng lớn nước băng tan chảy vào hồ – một kịch bản có nhiều khả năng xảy ra khi khí hậu ấm lên.
hậu quả không rõ
Công cụ khai thác tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA cho biết, việc xác định virus và các mối nguy hiểm khác có trong lớp băng vĩnh cửu đang nóng lên là bước đầu tiên để hiểu rủi ro mà chúng gây ra cho Bắc Cực. Những thách thức khác bao gồm định lượng địa điểm, thời gian, tốc độ và độ sâu của lớp băng vĩnh cửu sẽ tan băng.
Quá trình tan băng có thể diễn ra từ từ với tốc độ chỉ vài cm mỗi thập kỷ nhưng cũng có thể diễn ra nhanh hơn, chẳng hạn như trong trường hợp sụt đất lớn có thể đột ngột làm lộ ra các lớp băng vĩnh cửu sâu và lâu đời. Quá trình này cũng giải phóng khí mê-tan và carbon dioxide vào khí quyển – một tác nhân gây biến đổi khí hậu bị bỏ qua và đánh giá thấp.
Công ty khai thác đã liệt kê một loạt các mối nguy tiềm ẩn hiện đang bị đóng băng ở vùng băng vĩnh cửu ở Bắc Cực trong một bài báo năm 2021 được đăng trên tạp chí khoa học Nature Climate Change.
Những mối nguy hiểm có thể xảy ra bao gồm chất thải chôn lấp từ việc khai thác kim loại nặng và hóa chất như thuốc trừ sâu DDT, vốn đã bị cấm vào đầu những năm 2000. Chất phóng xạ cũng đã được đổ ở Bắc Cực – bởi Nga và Hoa Kỳ – kể từ khi thử nghiệm hạt nhân ra đời vào những năm 1950.
“Sự tan băng đột ngột nhanh chóng làm lộ ra các tầng băng vĩnh cửu cũ, giải phóng các hợp chất và vi sinh vật được cô lập ở các lớp sâu hơn,” Miner và các nhà nghiên cứu khác lưu ý trong bài báo năm 2021.
Trong bài báo nghiên cứu, Miner đã coi việc lây nhiễm trực tiếp mầm bệnh cổ xưa cho con người được giải phóng từ lớp băng vĩnh cửu là “hiện tại không thể xảy ra”.
Tuy nhiên, Miner cho biết cô lo lắng về thứ mà cô gọi là “vi sinh vật Methuselah” (được đặt tên theo nhân vật trong Kinh thánh có tuổi thọ cao nhất). Đây là những sinh vật có thể mang động lực của các hệ sinh thái cổ đại và đã tuyệt chủng đến Bắc Cực ngày nay, với những hậu quả chưa biết.
Miner cho biết, sự tái xuất hiện của các vi sinh vật cổ đại có khả năng thay đổi thành phần đất và sự phát triển của thực vật, có thể đẩy nhanh hơn nữa tác động của biến đổi khí hậu.
Cô ấy nói: “Chúng tôi thực sự không rõ ràng về cách những vi khuẩn này sẽ tương tác với môi trường hiện đại. “Đó thực sự không phải là một thử nghiệm mà tôi nghĩ rằng bất kỳ ai trong chúng ta cũng muốn thực hiện.”
Miner cho biết, cách hành động tốt nhất là cố gắng ngăn chặn quá trình tan băng và khủng hoảng khí hậu rộng lớn hơn, đồng thời giữ cho những mối nguy hiểm này bị chôn vùi trong lớp băng vĩnh cửu mãi mãi.
