Es gibt Krankheiten, die im Eis verborgen sind, und sie wachen auf
Im Laufe der Geschichte haben Menschen Seite an Seite mit Bakterien und Viren existiert. Von der Beulenpest bis zu den Pocken haben wir uns entwickelt, um ihnen zu widerstehen, und als Reaktion darauf haben sie neue Wege entwickelt, uns zu infizieren.
Wir haben seit fast einem Jahrhundert Antibiotika, seit Alexander Fleming Penicillin entdeckt hat. Als Reaktion darauf haben Bakterien reagiert, indem sie Antibiotikaresistenzen entwickelt haben., Der Kampf ist endlos: Weil wir so viel Zeit mit Krankheitserregern verbringen, entwickeln wir manchmal eine Art natürliche Pattsituation.
Was würde jedoch passieren, wenn wir plötzlich tödlichen Bakterien und Viren ausgesetzt wären, die seit Tausenden von Jahren fehlen oder die wir noch nie zuvor getroffen haben?
Wir werden es vielleicht herausfinden. Der Klimawandel schmilzt Permafrostböden, die seit Tausenden von Jahren gefroren sind, und wenn die Böden schmelzen, setzen sie alte Viren und Bakterien frei, die, nachdem sie ruhen, wieder zum Leben erwachen.,
Im August 2016 starb in einer abgelegenen Ecke der sibirischen Tundra, der Jamal-Halbinsel am Polarkreis, ein 12-jähriger Junge und mindestens zwanzig Menschen wurden ins Krankenhaus eingeliefert, nachdem sie sich mit Milzbrand infiziert hatten.
Die Theorie besagt, dass vor über 75 Jahren ein mit Milzbrand infiziertes Rentier starb und sein gefrorener Kadaver unter einer Schicht gefrorenen Bodens, dem sogenannten Permafrost, gefangen wurde. Dort blieb es bis zu einer Hitzewelle im Sommer 2016, als der Permafrost auftaute.
Dadurch wurde die Rentierleiche freigelegt und infektiöser Milzbrand in nahegelegenes Wasser und Boden und dann in die Lebensmittelversorgung freigesetzt., Mehr als 2.000 Rentiere, die in der Nähe weideten, infizierten sich, was dann zu der geringen Anzahl menschlicher Fälle führte.
Die Befürchtung ist, dass dies kein Einzelfall sein wird.
Wenn sich die Erde erwärmt, schmilzt mehr Permafrost. Unter normalen Umständen schmelzen oberflächliche Permafrostschichten jeden Sommer etwa 50 cm tief. Aber jetzt setzt die globale Erwärmung allmählich ältere Permafrostschichten frei.
Gefrorener Permafrostboden ist der perfekte Ort für Bakterien, um sehr lange am Leben zu bleiben, vielleicht bis zu einer Million Jahre., Das bedeutet, schmelzendes Eis könnte möglicherweise eine Pandora-Box von Krankheiten öffnen.
Die Temperatur im Polarkreis steigt schnell an, etwa dreimal schneller als im Rest der Welt. Wenn Eis und Permafrost schmelzen, können andere Infektionserreger freigesetzt werden.
„Permafrost ist ein sehr guter Bewahrer von Mikroben und Viren, weil es kalt ist, es keinen Sauerstoff gibt und es dunkel ist“, sagt der Evolutionsbiologe Jean-Michel Claverie an der Universität Aix-Marseille in Frankreich., „Pathogene Viren, die Menschen oder Tiere infizieren können, können in alten Permafrostschichten konserviert werden, einschließlich einiger, die in der Vergangenheit globale Epidemien verursacht haben.Jahrhundert starben allein mehr als eine Million Rentiere an Milzbrand. Es ist nicht einfach, tiefe Gräber zu graben, daher sind die meisten dieser Kadaver in der Nähe der Oberfläche begraben, verstreut auf 7.000 Grabstätten in Nordrussland.
Die große Angst ist jedoch, was sonst noch unter dem gefrorenen Boden lauert.,
Menschen und Tiere sind seit Jahrhunderten im Permafrost begraben, so dass es denkbar ist, dass andere Infektionserreger freigesetzt werden könnten. Zum Beispiel haben Wissenschaftler Fragmente von RNA aus dem spanischen Grippevirus 1918 in Leichen in Massengräbern in Alaska Tundra begraben entdeckt. Pocken und die Beulenpest sind wahrscheinlich auch in Sibirien begraben.,
Boris Revich und Marina Podolnaya schrieben 2011 in einer Studie: „Als Folge des Schmelzens des Permafrosts können die Vektoren tödlicher Infektionen des 18.und 19.“
NASA-Wissenschaftler haben erfolgreich Bakterien wiederbelebt, die seit 32.000 Jahren in einem gefrorenen Teich in Alaska eingeschlossen waren
Zum Beispiel gab es in den 1890er Jahren eine große Pockenepidemie in Sibirien. Eine Stadt verlor bis zu 40% ihrer Bevölkerung., Ihre Körper wurden unter der oberen Permafrostschicht am Ufer des Flusses Kolyma begraben. 120 Jahre später haben die Überschwemmungen von Kolyma begonnen, die Ufer zu erodieren, und das Schmelzen des Permafrosts hat diesen Erosionsprozess beschleunigt.
In einem Projekt, das in den 1990er Jahren begann, haben Wissenschaftler des Staatlichen Forschungszentrums für Virologie und Biotechnologie in Nowosibirsk die Überreste von Steinzeitmenschen getestet, die in Südsibirien in der Region Gorny Altai gefunden worden waren., Sie haben auch Proben von den Leichen von Männern getestet,die während Virusepidemien im 19.
Die Forscher sagen, sie haben Körper mit Wunden gefunden, die charakteristisch für die Spuren von Pocken sind. Während sie das Pockenvirus selbst nicht gefunden haben, haben sie Fragmente seiner DNA entdeckt.
Es ist sicherlich nicht das erste Mal, dass in Eis gefrorene Bakterien wieder zum Leben erweckt werden.
In einer Studie von 2005 haben NASA-Wissenschaftler erfolgreich Bakterien wiederbelebt, die seit 32.000 Jahren in einem gefrorenen Teich in Alaska eingeschlossen waren., Die Mikroben, Carnobacterium pleistocenium genannt, waren seit dem Pleistozän gefroren, als Wollmammuts noch die Erde durchstreiften. Sobald das Eis geschmolzen war, fingen sie an, scheinbar unbeeinflusst herumzuschwimmen.
Sobald sie wiederbelebt wurden, wurden die Viren schnell infektiös
Zwei Jahre später gelang es den Wissenschaftlern, ein 8 Millionen Jahre altes Bakterium wiederzubeleben, das im Eis unter der Oberfläche eines Gletschers in den Beacon-und Mullins-Tälern der Antarktis schlummerte., In derselben Studie wurden Bakterien auch aus über 100.000 Jahre altem Eis wiederbelebt.
Nach dem Einfrieren im Permafrost können jedoch nicht alle Bakterien wieder zum Leben erweckt werden. Milzbrandbakterien können dies tun, weil sie Sporen bilden, die extrem winterhart sind und länger als ein Jahrhundert gefroren überleben können.
Andere Bakterien, die Sporen bilden können und so im Permafrost überleben könnten, sind Tetanus und Clostridium botulinum, der Erreger, der für Botulismus verantwortlich ist: eine seltene Krankheit, die Lähmungen verursachen und sich sogar als tödlich erweisen kann. Einige Pilze können auch lange im Permafrost überleben.,
Einige Viren können auch längere Zeit überleben.
In einer Studie von 2014 hat ein Team um Claverie zwei Viren wiederbelebt, die seit 30.000 Jahren im sibirischen Permafrost gefangen waren. Bekannt als Pithovirus sibericum und Mollivirus sibericum, sind sie beide „Riesenviren“, weil sie im Gegensatz zu den meisten Viren so groß sind, dass sie unter einem normalen Mikroskop gesehen werden können. Sie wurden 100ft unterirdisch in der Küstentundra entdeckt.
Sobald sie wiederbelebt wurden, wurden die Viren schnell ansteckend. Glücklicherweise infizieren diese Viren nur einzellige Amöben., Dennoch legt die Studie nahe, dass andere Viren, die Menschen wirklich infizieren könnten, auf die gleiche Weise wiederbelebt werden könnten.
Die Riesenviren neigen dazu, sehr hart zu sein und fast unmöglich zu öffnen
Darüber hinaus muss die globale Erwärmung den Permafrost nicht direkt schmelzen, um eine Bedrohung darzustellen. Da das arktische Meereis schmilzt, ist das Nordufer Sibiriens auf dem Seeweg leichter zugänglich. Infolgedessen wird die industrielle Ausbeutung, einschließlich des Bergbaus für Gold und Mineralien sowie der Bohrungen für Öl und Erdgas, jetzt rentabel.,
„Im Moment sind diese Regionen menschenleer und die tiefen Permafrostschichten bleiben in Ruhe“, sagt Claverie. „Diese alten Schichten könnten jedoch durch das Graben von Bergbau-und Bohrarbeiten freigelegt werden. Wenn lebensfähige Virionen noch da sind, könnte dies eine Katastrophe bedeuten.“
Riesenviren können die wahrscheinlichsten Schuldigen für einen solchen Virusausbruch sein.
„Die meisten Viren werden aufgrund von Licht, Austrocknung oder spontanem biochemischem Abbau schnell außerhalb von Wirtszellen inaktiviert“, sagt Claverie., „Wenn zum Beispiel ihre DNA über eine mögliche Reparatur hinaus beschädigt ist, sind die Virionen nicht mehr infektiös. Unter den bekannten Viren neigen die Riesenviren jedoch dazu, sehr hart zu sein und fast unmöglich aufzubrechen.“
Claverie sagt, dass Viren von den allerersten Menschen, die die Arktis bevölkern, auftauchen könnten. Wir konnten sogar Viren von längst ausgestorbenen Hominin-Arten wie Neandertalern und Denisovanern sehen, die sich beide in Sibirien niederließen und von verschiedenen Viruserkrankungen befallen waren. In Russland wurden Überreste von Neandertalern vor 30-40.000 Jahren entdeckt., Die menschliche Bevölkerung lebt dort seit Tausenden von Jahren krank und gestorben.
NASA-Wissenschaftler fanden 10-50.000 Jahre alte Mikroben in Kristallen in einer mexikanischen Mine
„Die Möglichkeit,dass wir ein Virus von einem längst ausgestorbenen Neandertaler fangen könnten, deutet darauf hin, dass die Idee, dass ein Virus vom Planeten“ ausgerottet“ werden könnte, falsch ist und gibt uns ein falsches Gefühl der Sicherheit“, sagt Claverie. „Deshalb sollten Impfstoffvorräte für alle Fälle aufbewahrt werden.,“
Seit 2014 analysiert Claverie den DNA-Gehalt von Permafrostschichten und sucht nach der genetischen Signatur von Viren und Bakterien, die Menschen infizieren könnten. Er hat Beweise für viele Bakterien gefunden, die wahrscheinlich für den Menschen gefährlich sind. Die Bakterien haben DNA, die Virulenzfaktoren kodiert: Moleküle, die pathogene Bakterien und Viren produzieren, die ihre Fähigkeit erhöhen, einen Wirt zu infizieren.
Claverie Team hat auch ein paar DNA-Sequenzen gefunden, die von Viren zu kommen scheinen, einschließlich Herpes. Sie haben jedoch noch keine Spur von Pocken gefunden., Aus offensichtlichen Gründen haben sie nicht versucht, einen der Erreger wiederzubeleben.
Es scheint nun, dass vom Menschen abgeschnittene Krankheitserreger auch an anderen Orten auftreten, nicht nur aus Eis oder Permafrost.
Im Februar 2017 gaben NASA-Wissenschaftler bekannt,dass sie 10-50.000 Jahre alte Mikroben in Kristallen in einer mexikanischen Mine gefunden hatten.
Die Bakterien sind irgendwie resistent gegen 18 Arten von Antibiotika geworden
Die Bakterien befanden sich in der Höhle der Kristalle, Teil einer Mine in Naica im Norden Mexikos., Die Höhle enthält viele milchig-weiße Kristalle des Minerals Selenit, die sich über Hunderttausende von Jahren gebildet haben.
Die Bakterien waren in kleinen, flüssigen Taschen der Kristalle gefangen, aber sobald sie entfernt wurden, belebten sie sich wieder und begannen sich zu vermehren. Die Mikroben sind genetisch einzigartig und können durchaus neue Arten sein, aber die Forscher müssen ihre Arbeit noch veröffentlichen.
Noch ältere Bakterien wurden in der Lechuguilla-Höhle in New Mexico gefunden, 1.000 Fuß unter der Erde. Diese Mikroben haben die Oberfläche seit über 4 Millionen Jahren nicht mehr gesehen.,
Die Höhle sieht nie Sonnenlicht und ist so isoliert, dass es etwa 10.000 Jahre dauert, bis Wasser von der Oberfläche in die Höhle gelangt.
Antibiotikaresistenz gibt es seit Millionen oder sogar Milliarden von Jahren
Trotzdem sind die Bakterien irgendwie resistent gegen 18 Arten von Antibiotika geworden, einschließlich Medikamenten, die als“ letzter Ausweg “ zur Bekämpfung von Infektionen gelten. In einer im Dezember 2016 veröffentlichten Studie fanden Forscher heraus, dass die Bakterien, bekannt als Paenibacillus sp., LC231 war gegen 70% der Antibiotika resistent und konnte viele von ihnen vollständig inaktivieren.
Da die Bakterien in der Höhle seit vier Millionen Jahren vollständig isoliert sind, sind sie weder mit Menschen noch mit Antibiotika in Berührung gekommen, die zur Behandlung menschlicher Infektionen eingesetzt werden. Das bedeutet, dass seine Antibiotikaresistenz auf andere Weise entstanden sein muss.
Die beteiligten Wissenschaftler glauben, dass die Bakterien, die den Menschen nicht schädigen, eine von vielen sind, die natürlich Resistenzen gegen Antibiotika entwickelt haben., Dies deutet darauf hin, dass es Antibiotikaresistenzen seit Millionen oder sogar Milliarden von Jahren gibt.
Offensichtlich kann sich eine solche alte Antibiotikaresistenz in der Klinik aufgrund des Antibiotikaeinsatzes nicht entwickelt haben.
Der Grund dafür ist, dass viele Arten von Pilzen und sogar andere Bakterien auf natürliche Weise Antibiotika produzieren, um einen Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen Mikroben zu erzielen. So entdeckte Fleming zuerst Penicillin: Bakterien in einer Petrischale starben, nachdem man mit einem Antibiotikum kontaminiert wurde-ausscheidender Schimmel.,
Da sich die Erde in den nördlichen Ländern erwärmt, werden sie anfälliger für Ausbrüche von“ südlichen“Krankheiten wie Malaria
In Höhlen, in denen wenig Nahrung vorhanden ist, müssen Organismen rücksichtslos sein, um zu überleben. Bakterien wie Paenibacillus mussten möglicherweise Antibiotikaresistenzen entwickeln, um nicht von konkurrierenden Organismen abgetötet zu werden.
Dies würde erklären, warum die Bakterien nur gegen natürliche Antibiotika resistent sind, die von Bakterien und Pilzen stammen und etwa 99,9% aller von uns verwendeten Antibiotika ausmachen., Die Bakterien sind noch nie auf künstliche Antibiotika gestoßen, haben also keine Resistenz gegen sie.
„Unsere Arbeit und die Arbeit anderer legen nahe, dass Antibiotikaresistenz kein neuartiges Konzept ist“, sagt die Mikrobiologin Hazel Barton von der University of Akron, Ohio, die die Studie leitete. „Unsere Organismen wurden seit 4-7 Millionen Jahren von Oberflächenarten isoliert, doch die Resistenz, die sie haben, ist genetisch identisch mit der bei Oberflächenarten. Dies bedeutet, dass diese Gene mindestens so alt sind, und didn“t entstehen aus dem menschlichen Einsatz von Antibiotika zur Behandlung.,“
Obwohl Paenibacillus selbst für den Menschen nicht schädlich ist, könnte es theoretisch seine Antibiotikaresistenz gegen andere Krankheitserreger weitergeben. Da es jedoch unter 400 m Gestein isoliert ist, scheint dies unwahrscheinlich.
Dennoch ist die natürliche Antibiotikaresistenz wahrscheinlich so weit verbreitet, dass viele der Bakterien, die aus dem schmelzenden Permafrost austreten, sie bereits haben können. In einer Studie aus dem Jahr 2011 extrahierten Wissenschaftler DNA aus Bakterien, die im 30.000 Jahre alten Permafrost in der beringischen Region zwischen Russland und Kanada gefunden wurden., Sie fanden Gene, die für eine Resistenz gegen Beta-Lactam -, Tetracyclin-und Glykopeptidantibiotika kodieren.
Wie sehr sollten wir uns um all das sorgen?
Ein Argument ist, dass das Risiko von Permafrostpathogenen von Natur aus unerkennbar ist, daher sollten sie uns nicht offen betreffen. Stattdessen sollten wir uns auf etabliertere Bedrohungen durch den Klimawandel konzentrieren. Zum Beispiel werden die nördlichen Länder mit der Erwärmung der Erde anfälliger für Ausbrüche von „südlichen“ Krankheiten wie Malaria, Cholera und Dengue-Fieber, da diese Krankheitserreger bei wärmeren Temperaturen gedeihen.,
Die alternative Perspektive ist, dass wir Risiken nicht ignorieren sollten, nur weil wir sie nicht quantifizieren können.
„Nach unserer Arbeit und der anderer besteht jetzt eine Wahrscheinlichkeit ungleich Null, dass pathogene Mikroben wiederbelebt werden und uns infizieren können“, sagt Claverie. „Wie wahrscheinlich das ist, ist nicht bekannt, aber es ist eine Möglichkeit. Es können Bakterien sein, die mit Antibiotika heilbar sind, oder resistente Bakterien oder ein Virus. Wenn der Erreger lange Zeit nicht mit Menschen in Kontakt war, wäre unser Immunsystem nicht vorbereitet. Also ja, das könnte gefährlich sein.“