er zijn ziekten verborgen in ijs, en ze worden wakker
door de geschiedenis heen hebben mensen naast bacteriën en virussen bestaan. Van de builenpest tot de pokken, zijn we geëvolueerd om ze te weerstaan, en als reactie hebben ze nieuwe manieren ontwikkeld om ons te infecteren.we hebben al bijna een eeuw antibiotica, sinds Alexander Fleming penicilline ontdekte. In reactie hierop hebben bacteriën gereageerd door antibioticaresistentie te ontwikkelen., De strijd is eindeloos: omdat we zoveel tijd doorbrengen met ziekteverwekkers, ontwikkelen we soms een soort natuurlijke patstelling.
Wat zou er echter gebeuren als we plotseling werden blootgesteld aan dodelijke bacteriën en virussen die al duizenden jaren afwezig zijn, of die we nooit eerder hebben ontmoet?
We staan op het punt daar achter te komen. Klimaatverandering smelt de permafrostgronden die duizenden jaren bevroren zijn geweest, en als de bodem smelt, laten ze oude virussen en bacteriën vrij die, terwijl ze slapend hebben gelegen, weer tot leven komen.,in augustus 2016, in een afgelegen hoek van Siberische toendra, het Yamal-schiereiland in de poolcirkel, stierf een 12-jarige jongen en werden ten minste twintig mensen in het ziekenhuis opgenomen nadat ze besmet waren met miltvuur.de theorie is dat meer dan 75 jaar geleden een met miltvuur besmet rendier stierf en zijn bevroren karkas vast kwam te zitten onder een laag bevroren grond, bekend als permafrost. Daar bleef het tot een hittegolf in de zomer van 2016, toen de permafrost ontdooide.
hierdoor werd het rendierlichaam blootgesteld en kwam infectieus miltvuur vrij in het nabijgelegen water en de grond, en vervolgens in de voedselvoorziening., Meer dan 2000 rendieren die in de buurt grazen raakten besmet, wat vervolgens leidde tot het kleine aantal menselijke gevallen.
De angst is dat dit geen op zichzelf staand geval zal zijn.
naarmate de aarde opwarmt, zal meer permafrost smelten. Onder normale omstandigheden, oppervlakkige permafrost lagen ongeveer 50cm diep smelten elke zomer. Maar nu is de opwarming van de aarde geleidelijk aan het blootstellen van oudere permafrost lagen.
bevroren permafrostgrond is de perfecte plek voor bacteriën om heel lang in leven te blijven, misschien wel een miljoen jaar., Dat betekent dat smeltend ijs een doos met ziektes van Pandora kan openen.
De temperatuur in de poolcirkel stijgt snel, ongeveer drie keer sneller dan in de rest van de wereld. Als het ijs en permafrost smelten, kunnen andere infectieuze agentia worden vrijgegeven.”Permafrost is een zeer goede bewaarder van microben en virussen, omdat het koud is, er geen zuurstof is en het donker,” zegt evolutionair bioloog Jean-Michel Claverie aan de Universiteit van Aix-Marseille in Frankrijk., “Pathogene virussen die mensen of dieren kunnen infecteren, kunnen worden bewaard in oude permafrostlagen, waaronder sommige die in het verleden wereldwijde epidemieën hebben veroorzaakt.alleen al in het begin van de 20e eeuw stierven meer dan een miljoen rendieren aan miltvuur. Het is niet gemakkelijk om diepe graven te graven, dus de meeste van deze karkassen worden dicht aan de oppervlakte begraven, verspreid over 7.000 begraafplaatsen in Noord-Rusland.
echter, de grote angst is wat er nog meer op de loer ligt onder de bevroren grond.,mensen en dieren zijn al eeuwenlang begraven in permafrost, dus het is denkbaar dat andere besmettelijke agentia kunnen vrijkomen. Bijvoorbeeld, hebben de wetenschappers fragmenten van RNA van het Spaanse griepvirus van 1918 in lijken ontdekt die in massagraven in de toendra van Alaska worden begraven. Pokken en de builenpest zijn waarschijnlijk ook begraven in Siberië.,in een studie uit 2011 schreven Boris Revich en Marina Podolnaya: “als gevolg van het smelten van de permafrost kunnen de vectoren van dodelijke infecties van de 18e en 19e eeuw terugkeren, vooral in de buurt van de begraafplaatsen waar de slachtoffers van deze infecties werden begraven.”
NASA-wetenschappers hebben met succes bacteriën nieuw leven ingeblazen die gedurende 32.000 jaar in een bevroren vijver in Alaska waren opgesloten
bijvoorbeeld, in de jaren 1890 was er een grote epidemie van pokken in Siberië. Eén stad verloor tot 40% van zijn bevolking., Hun lichamen werden begraven onder de bovenste laag van permafrost aan de oevers van de Kolyma rivier. 120 jaar later begon het water van Kolyma de oevers te eroderen, en het smelten van de permafrost heeft dit erosieproces versneld.in een project dat begon in de jaren negentig, hebben wetenschappers van het State Research Center Of Virology and Biotechnology in Novosibirsk de overblijfselen van mensen uit het Stenen Tijdperk getest die gevonden waren in Zuid-Siberië, in de regio Gorny Altai., Ze hebben ook monsters getest van de lijken van mannen die waren gestorven tijdens virale epidemieën in de 19e eeuw en werden begraven in de Russische permafrost.
de onderzoekers zeggen dat ze lichamen hebben gevonden met zweren die kenmerkend zijn voor de sporen die pokken achterlaten. Hoewel ze het pokkenvirus zelf niet vonden, hebben ze fragmenten van zijn DNA ontdekt.het is zeker niet de eerste keer dat in ijs ingevroren bacteriën weer tot leven zijn gekomen.
in een studie uit 2005 hebben NASA-wetenschappers met succes bacteriën nieuw leven ingeblazen die 32.000 jaar lang waren ingekapseld in een bevroren vijver in Alaska., De microben, genaamd Carnobacterium pleistocenium, waren bevroren sinds de Pleistoceen periode, toen wolharige mammoeten nog rondzwierven op de aarde. Toen het ijs smolt, begonnen ze rond te zwemmen, schijnbaar onaangetast.
toen deze virussen weer tot leven kwamen, werden de virussen al snel besmettelijk
twee jaar later slaagden wetenschappers erin een 8 miljoen jaar oude bacterie te doen herleven die in ijs lag, onder het oppervlak van een gletsjer in de Beacon en Mullins valleien van Antarctica., In dezelfde studie werden ook bacteriën opgewekt uit ijs dat meer dan 100.000 jaar oud was.
echter, niet alle bacteriën kunnen weer tot leven komen na ingevroren te zijn in permafrost. Anthraxbacteriën kunnen dit doen omdat ze sporen vormen, die extreem winterhard zijn en langer dan een eeuw bevroren kunnen overleven.
andere bacteriën die sporen kunnen vormen en zo in permafrost kunnen overleven, zijn tetanus en Clostridium botulinum, de ziekteverwekker die verantwoordelijk is voor botulisme: een zeldzame ziekte die verlamming kan veroorzaken en zelfs fataal kan blijken. Sommige schimmels kunnen ook overleven in permafrost voor een lange tijd.,
sommige virussen kunnen ook langdurig overleven.
in een studie uit 2014 bracht een team onder leiding van Claverie twee virussen tot leven die al 30.000 jaar gevangen waren in Siberische permafrost. Bekend als Pithovirus sibericum en Mollivirus sibericum, ze zijn beide “reuzenvirussen”, omdat in tegenstelling tot de meeste virussen ze zo groot zijn dat ze kunnen worden gezien onder een regelmatige microscoop. Ze werden ontdekt 100ft onder de grond in kust toendra.
zodra ze weer tot leven kwamen, werden de virussen al snel besmettelijk. Gelukkig voor ons infecteren deze specifieke virussen alleen eencellige amoeben., Toch suggereert de studie dat andere virussen, die echt mensen kunnen infecteren, op dezelfde manier kunnen worden herleven.
De reuzenvirussen zijn meestal erg taai en bijna onmogelijk open te breken
bovendien hoeft de opwarming van de aarde permafrost niet direct te smelten om een bedreiging te vormen. Omdat het Arctische zeeijs smelt, is de noordkust van Siberië gemakkelijker bereikbaar over zee. Als gevolg daarvan wordt de industriële exploitatie, met inbegrip van de winning van goud en mineralen, en het boren naar olie en aardgas, nu winstgevend.,
” Op dit moment zijn deze gebieden verlaten en zijn de diepe permafrostlagen met rust gelaten,” zegt Claverie. “Echter, deze oude lagen kunnen worden blootgesteld door het graven betrokken bij mijnbouw en boren operaties. Als levensvatbare virions er nog zijn, kan dit een ramp betekenen.”
Reuzenvirussen kunnen de meest waarschijnlijke boosdoeners zijn voor een dergelijke virusuitbraak.
” De meeste virussen worden snel buiten de gastheercellen geïnactiveerd door licht, uitdroging of spontane biochemische degradatie, ” zegt Claverie., “Bijvoorbeeld, als hun DNA onherstelbaar beschadigd is, zullen de virionen niet langer besmettelijk zijn. Echter, onder bekende virussen, de gigantische virussen hebben de neiging om zeer taai en bijna onmogelijk open te breken.”
Claverie zegt dat virussen kunnen ontstaan vanaf de allereerste mensen die het Noordpoolgebied bevolkten. We konden zelfs virussen zien van lang uitgestorven mensensoorten zoals Neanderthalers en Denisovans, die beide zich in Siberië vestigden en doorzeefd waren met verschillende virale ziekten. Resten van Neanderthalers van 30-40. 000 jaar geleden zijn in Rusland Gespot., De menselijke bevolking leeft daar al duizenden jaren, is ziek geworden en is gestorven.NASA-wetenschappers vonden 10-50. 000 jaar oude microben in kristallen in een Mexicaanse mijn
” De mogelijkheid dat we een virus konden vangen van een lang uitgestorven Neanderthaler suggereert dat het idee dat een virus zou kunnen worden “uitgeroeid” van de planeet verkeerd is, en geeft ons een vals gevoel van veiligheid,” zegt Claverie. “Daarom moeten voorraden vaccin worden bewaard, voor het geval dat.,”
sinds 2014 analyseert Claverie het DNA-gehalte van permafrostlagen, op zoek naar de genetische signatuur van virussen en bacteriën die mensen kunnen infecteren. Hij heeft bewijs gevonden van vele bacteriën die waarschijnlijk gevaarlijk zijn voor de mens. De bacteriën hebben DNA dat virulentiefactoren codeert: moleculen die pathogene bacteriën en virussen produceren, die hun vermogen om een gastheer te infecteren verhogen.
Claverie ‘ s team heeft ook een paar DNA-sequenties gevonden die lijken te komen van virussen, waaronder herpes. Ze hebben echter nog geen spoor van pokken gevonden., Om voor de hand liggende redenen hebben ze niet geprobeerd om een van de ziekteverwekkers te doen herleven.
Het lijkt er nu op dat pathogenen die afgesneden zijn van de mens ook uit andere plaatsen zullen komen, niet alleen uit ijs of permafrost.in februari 2017 kondigden NASA-wetenschappers aan dat ze 10-50. 000 jaar oude microben hadden gevonden in kristallen in een Mexicaanse mijn.
de bacteriën zijn op de een of andere manier resistent geworden tegen 18 soorten antibiotica
de bacteriën bevinden zich in de grot van de kristallen, een deel van een Mijn in Naica in het noorden van Mexico., De grot bevat veel melkwitte kristallen van het mineraal seleniet, dat zich in de loop van honderdduizenden jaren heeft gevormd.
de bacteriën zaten gevangen in kleine, vloeibare pockets van de kristallen, maar toen ze verwijderd waren herleven ze en begonnen zich te vermenigvuldigen. De microben zijn genetisch uniek en mogen dan wel nieuwe soorten zijn, maar de onderzoekers moeten hun werk nog publiceren.
nog oudere bacteriën zijn gevonden in de Lechuguillagrot in New Mexico, 1000 voet onder de grond. Deze microben hebben het oppervlak meer dan 4 miljoen jaar niet gezien.,
De grot ziet nooit zonlicht en is zo geïsoleerd dat het ongeveer 10.000 jaar duurt voordat water van het oppervlak in de grot komt.
antibioticaresistentie bestaat al miljoenen of zelfs miljarden jaren
ondanks dit zijn de bacteriën op de een of andere manier resistent geworden tegen 18 soorten antibiotica, waaronder geneesmiddelen die beschouwd worden als een “laatste redmiddel” voor het bestrijden van infecties. In een studie gepubliceerd in December 2016, vonden de onderzoekers dat de bacteriën, bekend als Paenibacillus sp., LC231, was bestand tegen 70% van antibiotica en kon velen van hen volledig inactiveren.
omdat de bacteriën gedurende vier miljoen jaar volledig geïsoleerd zijn gebleven in de grot, zijn ze niet in contact gekomen met mensen of de antibiotica die worden gebruikt om infecties bij mensen te behandelen. Dat betekent dat de antibioticaresistentie op een andere manier moet zijn ontstaan.de betrokken wetenschappers geloven dat de bacterie, die geen schade toebrengt aan de mens, een van de vele bacteriën is die van nature resistentie tegen antibiotica hebben ontwikkeld., Dit suggereert dat antibioticaresistentie al miljoenen of zelfs miljarden jaren bestaat.
Het is duidelijk dat dergelijke antieke antibioticaresistentie in de kliniek niet kan zijn ontstaan als gevolg van antibioticagebruik.
de reden hiervoor is dat vele soorten schimmels, en zelfs andere bacteriën, van nature antibiotica produceren om een concurrentievoordeel te behalen ten opzichte van andere microben. Zo ontdekte Fleming voor het eerst penicilline: bacteriën in een petrischaal stierven nadat ze besmet waren geraakt met een antibioticum-uitscheidende schimmel.,
naarmate de aarde opwarmt zullen noordelijke landen vatbaarder worden voor uitbraken van” zuidelijke”ziekten zoals malaria
in grotten waar weinig voedsel is, moeten organismen meedogenloos zijn om te overleven. Bacteriën zoals Paenibacillus kunnen antibioticaresistentie hebben moeten ontwikkelen om te voorkomen dat ze door rivaliserende organismen worden gedood.
Dit zou verklaren waarom de bacteriën alleen resistent zijn tegen natuurlijke antibiotica, die afkomstig zijn van bacteriën en schimmels, en ongeveer 99,9% uitmaken van alle antibiotica die we gebruiken., De bacteriën zijn nooit door de mens gemaakte antibiotica tegengekomen, dus hebben ze geen resistentie tegen hen.”Our work, and the work of others, suggests that antibiotic resistance is not a novel concept,” zegt microbioloog Hazel Barton van de Universiteit van Akron, Ohio, die de studie leidde. “Onze organismen zijn geïsoleerd van oppervlaktesoorten van 4-7 miljoen jaar, maar de weerstand die ze hebben is genetisch identiek aan die gevonden in oppervlaktesoorten. Dit betekent dat deze genen minstens zo oud zijn, en niet uit het menselijk gebruik van antibiotica voor behandeling voortkwamen.,”
hoewel Paenibacillus zelf niet schadelijk is voor de mens, zou het in theorie zijn antibioticaresistentie tegen andere pathogenen kunnen doorgeven. Echter, omdat het geïsoleerd is onder 400m rots, lijkt dit onwaarschijnlijk.
niettemin komt natuurlijke antibioticaresistentie waarschijnlijk zo voor dat veel van de bacteriën die uit smeltende permafrost ontstaan, deze al hebben. In lijn met dat, in een 2011 studie wetenschappers geëxtraheerd DNA uit bacteriën gevonden in 30.000-jaar-oude permafrost in de Beringische regio tussen Rusland en Canada., Ze vonden genen die coderen voor resistentie tegen bèta-lactam, tetracycline en glycopeptide antibiotica.
hoeveel moeten we ons zorgen maken over dit alles?
een argument is dat het risico van permafrost pathogenen inherent onkenbaar is, dus ze zouden ons niet openlijk moeten aangaan. In plaats daarvan moeten we ons richten op meer gevestigde bedreigingen als gevolg van klimaatverandering. Als de aarde bijvoorbeeld opwarmt, zullen noordelijke landen vatbaarder worden voor uitbraken van “zuidelijke” ziekten zoals malaria, cholera en knokkelkoorts, omdat deze ziekteverwekkers gedijen bij warmere temperaturen.,
het alternatieve perspectief is dat we risico ‘ s niet mogen negeren alleen maar omdat we ze niet kunnen kwantificeren.
“na ons werk en dat van anderen, is er nu een niet-NUL kans dat pathogene microben kunnen worden herleven, en infecteren ons,” zegt Claverie. “Hoe waarschijnlijk dat is is niet bekend, maar het is een mogelijkheid. Het kunnen bacteriën zijn die te genezen zijn met antibiotica, of resistente bacteriën, of een virus. Als de ziekteverwekker lange tijd niet in contact is geweest met mensen, dan zou ons immuunsysteem niet voorbereid zijn. Dus ja, dat kan gevaarlijk zijn.”