Ci sono malattie nascoste nel ghiaccio, e si stanno svegliando
Nel corso della storia, gli esseri umani sono esistiti fianco a fianco con batteri e virus. Dalla peste bubbonica al vaiolo, ci siamo evoluti per resistere a loro, e in risposta hanno sviluppato nuovi modi di infettarci.
Abbiamo avuto antibiotici per quasi un secolo, da quando Alexander Fleming ha scoperto la penicillina. In risposta, i batteri hanno risposto evolvendo la resistenza agli antibiotici., La battaglia è infinita: perché passiamo così tanto tempo con gli agenti patogeni, a volte sviluppiamo una sorta di stallo naturale.
Tuttavia, cosa accadrebbe se fossimo improvvisamente esposti a batteri e virus mortali che sono stati assenti per migliaia di anni, o che non abbiamo mai incontrato prima?
Potremmo essere in procinto di scoprirlo. Il cambiamento climatico sta sciogliendo i terreni del permafrost che sono stati congelati per migliaia di anni, e mentre i terreni si sciolgono stanno rilasciando antichi virus e batteri che, essendo rimasti dormienti, stanno tornando in vita.,
Nell’agosto 2016, in un angolo remoto della tundra siberiana chiamata penisola di Yamal nel Circolo polare artico, un ragazzo di 12 anni è morto e almeno venti persone sono state ricoverate in ospedale dopo essere state infettate dall’antrace.
La teoria è che, oltre 75 anni fa, una renna infetta da antrace è morta e la sua carcassa congelata è rimasta intrappolata sotto uno strato di terreno ghiacciato, noto come permafrost. Lì è rimasto fino a un’ondata di caldo nell’estate del 2016, quando il permafrost si è scongelato.
Questo espose il cadavere di renna e rilasciò l’antrace infettivo nell’acqua e nel suolo vicini, e poi nella fornitura di cibo., Più di 2.000 renne che pascolavano nelle vicinanze si infettarono, il che portò poi al piccolo numero di casi umani.
Il timore è che questo non sarà un caso isolato.
Mentre la Terra si riscalda, più permafrost si scioglierà. In circostanze normali, gli strati superficiali di permafrost di circa 50 cm si sciolgono ogni estate. Ma ora il riscaldamento globale sta gradualmente esponendo strati di permafrost più vecchi.
Il terreno di permafrost congelato è il luogo perfetto per i batteri di rimanere in vita per lunghi periodi di tempo, forse fino a un milione di anni., Ciò significa che lo scioglimento del ghiaccio potrebbe potenzialmente aprire una scatola di Pandora di malattie.
La temperatura nel Circolo Polare artico sta aumentando rapidamente, circa tre volte più velocemente che nel resto del mondo. Quando il ghiaccio e il permafrost si sciolgono, possono essere rilasciati altri agenti infettivi.
“Il permafrost è un ottimo preservatore di microbi e virus, perché fa freddo, non c’è ossigeno ed è buio”, dice il biologo evoluzionista Jean-Michel Claverie all’Università di Aix-Marseille in Francia., “I virus patogeni che possono infettare gli esseri umani o gli animali potrebbero essere conservati in vecchi strati di permafrost, compresi alcuni che hanno causato epidemie globali in passato.”
Solo all’inizio del 20 ° secolo, più di un milione di renne morirono di antrace. Non è facile scavare tombe profonde, quindi la maggior parte di queste carcasse sono sepolte vicino alla superficie, sparse tra 7.000 cimiteri nel nord della Russia.
Tuttavia, la grande paura è che altro è in agguato sotto il terreno ghiacciato.,
Persone e animali sono stati sepolti nel permafrost per secoli, quindi è concepibile che altri agenti infettivi possano essere scatenati. Per esempio, gli scienziati hanno scoperto frammenti di RNA dal virus dell”influenza spagnola 1918 in cadaveri sepolti in fosse comuni nella tundra dell” Alaska. Anche il vaiolo e la peste bubbonica sono probabilmente sepolti in Siberia.,
In uno studio del 2011, Boris Revich e Marina Podolnaya hanno scritto: “Come conseguenza dello scioglimento del permafrost, i vettori di infezioni mortali del xviii e xix secolo possono tornare, specialmente vicino ai cimiteri dove sono state sepolte le vittime di queste infezioni.”
Gli scienziati della NASA hanno rianimato con successo i batteri che erano stati racchiusi in uno stagno ghiacciato in Alaska per 32.000 anni
Ad esempio, nel 1890 c’era una grande epidemia di vaiolo in Siberia. Una città ha perso fino al 40% della sua popolazione., I loro corpi furono sepolti sotto lo strato superiore di permafrost sulle rive del fiume Kolyma. 120 anni dopo, le acque alluvionali di Kolyma hanno iniziato a erodere le rive e lo scioglimento del permafrost ha accelerato questo processo di erosione.
In un progetto iniziato negli anni ‘ 90, gli scienziati del Centro di ricerca statale di virologia e biotecnologia di Novosibirsk hanno testato i resti di persone dell’età della pietra che erano state trovate nella Siberia meridionale, nella regione di Gorny Altai., Hanno anche testato campioni dai cadaveri di uomini che erano morti durante epidemie virali nel 19 ° secolo e sono stati sepolti nel permafrost russo.
I ricercatori dicono di aver trovato corpi con piaghe caratteristiche dei segni lasciati dal vaiolo. Mentre non hanno trovato il virus del vaiolo stesso, hanno rilevato frammenti del suo DNA.
Certamente non è la prima volta che i batteri congelati nel ghiaccio tornano in vita.
In uno studio del 2005, gli scienziati della NASA hanno rianimato con successo i batteri che erano stati racchiusi in uno stagno ghiacciato in Alaska per 32.000 anni., I microbi, chiamati Carnobacterium pleistocenium, erano stati congelati dal periodo del Pleistocene, quando i mammut lanosi vagavano ancora sulla Terra. Una volta che il ghiaccio si sciolse, cominciarono a nuotare intorno, apparentemente inalterato.
Una volta rianimati, i virus divennero rapidamente infettivi
Due anni dopo, gli scienziati riuscirono a rianimare un batterio di 8 milioni di anni che giaceva dormiente nel ghiaccio, sotto la superficie di un ghiacciaio nelle valli Beacon e Mullins dell’Antartide., Nello stesso studio, i batteri sono stati rianimati anche dal ghiaccio che aveva più di 100.000 anni.
Tuttavia, non tutti i batteri possono tornare in vita dopo essere stati congelati nel permafrost. I batteri dell’antrace possono farlo perché formano spore, che sono estremamente resistenti e possono sopravvivere congelati per più di un secolo.
Altri batteri che possono formare spore, e quindi potrebbero sopravvivere nel permafrost, includono il tetano e il Clostridium botulinum, il patogeno responsabile del botulismo: una malattia rara che può causare paralisi e persino rivelarsi fatale. Alcuni funghi possono anche sopravvivere a lungo nel permafrost.,
Alcuni virus possono anche sopravvivere per lunghi periodi.
In uno studio del 2014, un team guidato da Claverie ha rianimato due virus che erano stati intrappolati nel permafrost siberiano per 30.000 anni. Conosciuto come Pithovirus sibericum e Mollivirus sibericum, sono entrambi “virus giganti”, perché a differenza della maggior parte dei virus sono così grandi che possono essere visti sotto un normale microscopio. Sono stati scoperti 100ft sotterraneo nella tundra costiera.
Una volta che sono stati rianimati, i virus sono diventati rapidamente contagiosi. Fortunatamente per noi, questi virus particolari infettano solo amebe unicellulari., Tuttavia, lo studio suggerisce che altri virus, che in realtà potrebbero infettare gli esseri umani, potrebbero essere rianimati allo stesso modo.
I virus giganti tendono ad essere molto duri e quasi impossibili da aprire
Inoltre, il riscaldamento globale non deve fondere direttamente il permafrost per rappresentare una minaccia. Poiché il ghiaccio marino artico si sta sciogliendo, la costa settentrionale della Siberia è diventata più facilmente accessibile via mare. Di conseguenza, lo sfruttamento industriale, compresa l’estrazione di oro e minerali, e la perforazione di petrolio e gas naturale, sta diventando redditizio.,
“Al momento, queste regioni sono deserte e gli strati profondi del permafrost sono lasciati soli”, afferma Claverie. “Tuttavia, questi antichi strati potrebbero essere esposti dagli scavi coinvolti nelle operazioni di estrazione e perforazione. Se virioni vitali sono ancora lì, questo potrebbe significare il disastro.”
I virus giganti possono essere i colpevoli più probabili di tale epidemia virale.
“La maggior parte dei virus viene rapidamente inattivata al di fuori delle cellule ospiti, a causa della luce, dell’essiccamento o della degradazione biochimica spontanea”, afferma Claverie., “Ad esempio, se il loro DNA è danneggiato oltre la possibile riparazione, i virioni non saranno più infettivi. Tuttavia, tra i virus noti, i virus giganti tendono ad essere molto duri e quasi impossibili da rompere.”
Claverie dice virus fin dai primi esseri umani a popolare l’Artico potrebbe emergere. Potremmo persino vedere virus di specie di ominidi estinte da lungo tempo come Neanderthal e Denisovans, entrambi insediati in Siberia e crivellati di varie malattie virali. Resti di Neanderthal di 30-40.000 anni fa sono stati avvistati in Russia., Le popolazioni umane hanno vissuto lì, ammalato e morto per migliaia di anni.
gli scienziati della NASA ha trovato 10-50,000-anno-vecchio microbi all’interno di cristalli in un Messicano miniera
“La possibilità che abbiamo potuto prendere un virus da un lungo estinti Neanderthal suggerisce che l’idea che un virus potrebbe essere “sradicato” dal pianeta è sbagliato, e ci dà un falso senso di sicurezza,”dice Claverie. “Questo è il motivo per cui le scorte di vaccino dovrebbero essere mantenute, per ogni evenienza.,”
Dal 2014 Claverie analizza il contenuto di DNA degli strati di permafrost, cercando la firma genetica di virus e batteri che potrebbero infettare gli esseri umani. Ha trovato prove di molti batteri che sono probabilmente pericolosi per l’uomo. I batteri hanno DNA che codifica i fattori di virulenza: molecole che batteri patogeni e virus producono, che aumentano la loro capacità di infettare un ospite.
Il team di Claverie ha anche trovato alcune sequenze di DNA che sembrano provenire da virus, incluso l’herpes. Tuttavia, non hanno ancora trovato alcuna traccia di vaiolo., Per ovvie ragioni, non hanno tentato di rianimare nessuno dei patogeni.
Ora sembra che gli agenti patogeni tagliati fuori dagli esseri umani emergeranno anche da altri luoghi, non solo ghiaccio o permafrost.
Nel febbraio 2017, gli scienziati della NASA hanno annunciato di aver trovato microbi di 10-50.000 anni all’interno di cristalli in una miniera messicana.
I batteri sono in qualche modo diventati resistenti a 18 tipi di antibiotici
I batteri si trovavano nella Grotta dei Cristalli, parte di una miniera a Naica nel nord del Messico., La grotta contiene molti cristalli bianchi lattiginosi del minerale selenite, che si sono formati nel corso di centinaia di migliaia di anni.
I batteri erano intrappolati all’interno di piccole sacche fluide dei cristalli, ma una volta rimossi si rianimarono e iniziarono a moltiplicarsi. I microbi sono geneticamente unici e potrebbero essere nuove specie, ma i ricercatori devono ancora pubblicare il loro lavoro.
Batteri ancora più vecchi sono stati trovati nella grotta di Lechuguilla nel New Mexico, 1.000 piedi sottoterra. Questi microbi non hanno visto la superficie per oltre 4 milioni di anni.,
La grotta non vede mai la luce del sole, ed è così isolata che ci vogliono circa 10.000 anni perché l’acqua dalla superficie entri nella grotta.
La resistenza agli antibiotici esiste da milioni o addirittura miliardi di anni
Nonostante ciò, i batteri sono diventati in qualche modo resistenti a 18 tipi di antibiotici, compresi i farmaci considerati “l’ultima risorsa” per combattere le infezioni. In uno studio pubblicato nel dicembre 2016, i ricercatori hanno scoperto che i batteri, noti come Paenibacillus sp., LC231, era resistente al 70% degli antibiotici ed era in grado di inattivare totalmente molti di loro.
Poiché i batteri sono rimasti completamente isolati nella grotta per quattro milioni di anni, non sono entrati in contatto con persone o con gli antibiotici usati per trattare le infezioni umane. Ciò significa che la sua resistenza agli antibiotici deve essere sorta in qualche altro modo.
Gli scienziati coinvolti ritengono che il batterio, che non danneggia gli esseri umani, è uno dei tanti che hanno naturalmente evoluto resistenza agli antibiotici., Questo suggerisce che la resistenza agli antibiotici è stato intorno per milioni o addirittura miliardi di anni.
Ovviamente, tale antica resistenza agli antibiotici non può essersi evoluta nella clinica a seguito dell’uso di antibiotici.
La ragione di questo è che molti tipi di funghi, e anche altri batteri, producono naturalmente antibiotici per ottenere un vantaggio competitivo rispetto ad altri microbi. È così che Fleming scoprì per la prima volta la penicillina: i batteri in una capsula di petri morirono dopo che uno fu contaminato da una muffa che espelleva antibiotici.,
Man mano che la Terra si scalda i paesi del nord diventeranno più suscettibili alle epidemie di malattie “meridionali” come la malaria
Nelle grotte, dove c’è poco cibo, gli organismi devono essere spietati se vogliono sopravvivere. Batteri come Paenibacillus potrebbero aver dovuto evolvere la resistenza agli antibiotici per evitare di essere uccisi da organismi rivali.
Questo spiegherebbe perché i batteri sono resistenti solo agli antibiotici naturali, che provengono da batteri e funghi, e costituiscono circa il 99,9% di tutti gli antibiotici che usiamo., I batteri non hanno mai incontrato antibiotici artificiali, quindi non hanno una resistenza a loro.
“Il nostro lavoro, e il lavoro degli altri, suggerisce che la resistenza agli antibiotici non è un concetto nuovo”, afferma il microbiologo Hazel Barton dell’Università di Akron, Ohio, che ha guidato lo studio. “I nostri organismi sono stati isolati da specie di superficie da 4-7 milioni di anni, eppure la resistenza che hanno è geneticamente identica a quella che si trova nelle specie di superficie. Ciò significa che questi geni sono almeno quella vecchia, e non emergono dall ” uso umano di antibiotici per il trattamento.,”
Sebbene Paenibacillus stesso non sia dannoso per l’uomo, in teoria potrebbe trasmettere la sua resistenza agli antibiotici ad altri agenti patogeni. Tuttavia, poiché è isolato sotto i 400 m di roccia, questo sembra improbabile.
Tuttavia, la resistenza agli antibiotici naturale è probabilmente così diffusa che molti dei batteri che emergono dal permafrost di fusione potrebbero già averlo. In linea con ciò, in uno studio del 2011 gli scienziati hanno estratto il DNA da batteri trovati nel permafrost di 30.000 anni nella regione beringia tra Russia e Canada., Hanno trovato geni che codificano la resistenza agli antibiotici beta-lattamici, tetraciclina e glicopeptidi.
Quanto dovremmo preoccuparci di tutto questo?
Un argomento è che il rischio di agenti patogeni del permafrost è intrinsecamente inconoscibile, quindi non dovrebbero preoccuparci apertamente. Dovremmo invece concentrarci sulle minacce più consolidate derivanti dai cambiamenti climatici. Ad esempio, man mano che la Terra si scalda, i paesi del nord diventeranno più suscettibili alle epidemie di malattie “meridionali” come malaria, colera e dengue, poiché questi agenti patogeni prosperano a temperature più calde.,
La prospettiva alternativa è che non dovremmo ignorare i rischi solo perché non possiamo quantificarli.
“Seguendo il nostro lavoro e quello degli altri, ora c’è una probabilità diversa da zero che i microbi patogeni possano essere rianimati e infettarci”, afferma Claverie. “Quanto è probabile che non è noto, ma è una possibilità. Potrebbe essere batteri che sono curabili con antibiotici, o batteri resistenti, o un virus. Se l ” agente patogeno non è stato in contatto con gli esseri umani per un lungo periodo di tempo, allora il nostro sistema immunitario non sarebbe preparato. Quindi sì, potrebbe essere pericoloso.”