są choroby ukryte w lodzie, i budzą się
w całej historii ludzie istnieli obok bakterii i wirusów. Od dżumy do ospy, wyewoluowaliśmy, aby się im oprzeć, a w odpowiedzi na to oni opracowali nowe sposoby zarażania nas.
mamy antybiotyki od prawie wieku, odkąd Alexander Fleming odkrył penicylinę. W odpowiedzi bakterie reagują na rozwój oporności na antybiotyki., Bitwa jest nieskończona: ponieważ spędzamy tak dużo czasu z patogenami, czasami rozwijamy rodzaj naturalnego impasu.
jednak co by się stało, gdybyśmy nagle zostali narażeni na śmiertelne bakterie i wirusy, których nie było od tysięcy lat lub których nigdy wcześniej nie spotkaliśmy?
zaraz się dowiemy. Zmiany klimatu topnieją wieczna zmarzlina, która była zamarznięta przez tysiące lat, a gdy się topnieją, uwalniają starożytne wirusy i bakterie, które po uśpieniu wracają do życia.,
w sierpniu 2016 r.w odległym zakątku syberyjskiej tundry zwanej Półwyspem jamalskim w Kole Podbiegunowym zmarł 12-letni chłopiec. co najmniej dwadzieścia osób zostało hospitalizowanych po zakażeniu wąglikiem.
teoria jest taka, że ponad 75 lat temu zmarł renifer zarażony wąglikiem, a jego zamarznięta tusza została uwięziona pod warstwą zamarzniętej gleby, znanej jako wieczna zmarzlina. Tam pozostał aż do fali upałów w lecie 2016 roku, kiedy wieczna zmarzlina rozmroziła się.
to odsłoniło zwłoki renifera i uwolniło zakaźny wąglik do pobliskiej wody i gleby, a następnie do zaopatrzenia w żywność., Ponad 2000 wypasanych w pobliżu reniferów zostało zarażonych, co doprowadziło do niewielkiej liczby przypadków ludzkich.
obawiam się, że nie będzie to odosobniony przypadek.
Gdy ziemia się ociepli, więcej wiecznej zmarzliny stopi się. W normalnych warunkach powierzchowne warstwy wiecznej zmarzliny o głębokości około 50 cm topią się każdego lata. Ale teraz globalne ocieplenie stopniowo odsłania starsze warstwy wiecznej zmarzliny.
zamarznięta wieczna zmarzlina jest idealnym miejscem dla bakterii, aby pozostać przy życiu przez bardzo długi czas, być może nawet milion lat., To oznacza, że topniejący lód może potencjalnie otworzyć puszkę chorób Pandory.
temperatura na Kole Podbiegunowym rośnie szybko, około trzy razy szybciej niż w pozostałej części świata. W miarę topnienia lodu i wiecznej zmarzliny mogą zostać uwolnione inne czynniki zakaźne.
„wieczna zmarzlina jest bardzo dobrym środkiem chroniącym drobnoustroje i wirusy, ponieważ jest zimna, nie ma tlenu i jest ciemna”, mówi biolog ewolucyjny Jean-Michel Claverie z Uniwersytetu Aix-Marseille we Francji., „Wirusy chorobotwórcze, które mogą zarazić ludzi lub zwierzęta, mogą być zachowane w starych warstwach wiecznej zmarzliny, w tym niektóre, które spowodowały globalne epidemie w przeszłości.”
tylko na początku XX wieku ponad milion reniferów zmarło z powodu wąglika. Nie jest łatwo kopać głębokie groby, więc większość tych zwłok jest zakopana blisko powierzchni, rozproszona wśród 7000 cmentarzy w północnej Rosji.
jednak wielkim strachem jest to, co jeszcze czai się pod zamarzniętą ziemią.,
ludzie i zwierzęta od wieków grzebane są w wiecznej zmarzlinie, więc można sobie wyobrazić, że inne czynniki zakaźne mogą zostać uwolnione. Na przykład naukowcy odkryli fragmenty RNA wirusa hiszpańskiej grypy z 1918 roku w zwłokach pochowanych w masowych grobach w tundrze na Alasce. Ospa i dżuma są również prawdopodobnie pogrzebane na Syberii.,
w badaniu z 2011 r.Boris Revich i Marina Podolnaya napisali: „w wyniku topnienia wiecznej zmarzliny mogą powrócić nosiciele śmiertelnych zakażeń XVIII i XIX wieku, zwłaszcza w pobliżu cmentarzy, na których pochowano ofiary tych zakażeń.”
naukowcy NASA z powodzeniem ożywili bakterie, które były zamknięte w zamarzniętym stawie na Alasce przez 32 000 lat
na przykład w 1890 roku na Syberii wybuchła wielka epidemia ospy. Jedno miasto straciło do 40% ludności., Ich ciała zakopano pod górną warstwą wiecznej zmarzliny nad brzegiem rzeki Kołyma. 120 lat później zalewy Kołymy zaczęły erozję brzegów, a topnienie wiecznej zmarzliny przyspieszyło ten proces erozji.
w projekcie, który rozpoczął się w latach 90., naukowcy z Państwowego Centrum Badań wirusologii i biotechnologii w Nowosybirsku przetestowali szczątki ludzi z epoki kamiennej, które znaleziono w południowej Syberii, w regionie Gorny Ałtaj., Badali również próbki zwłok mężczyzn, którzy zmarli podczas epidemii wirusa w XIX wieku i zostali pochowani w Rosyjskiej wiecznej zmarzlinie.
naukowcy twierdzą, że znaleźli ciała z owrzodzeniami charakterystycznymi dla śladów pozostawionych przez ospę. Chociaż nie znaleźli samego wirusa ospy, wykryli fragmenty jego DNA.
z pewnością nie po raz pierwszy bakterie zamrożone w lodzie powróciły do życia.
w badaniu z 2005 roku naukowcy NASA z powodzeniem ożywili bakterie, które były zamknięte w zamarzniętym stawie na Alasce przez 32 000 lat., Drobnoustroje, zwane carnobacterium pleistocenium, zostały zamrożone od okresu plejstocenu, kiedy mamuty włochate nadal wędrował po ziemi. Po stopieniu się lodu zaczęli pływać, pozornie nienaruszeni.
po ich ożywieniu wirusy szybko stały się zakaźne
dwa lata później naukowcom udało się ożywić 8-milionową bakterię, która leżała uśpiona w lodzie, pod powierzchnią lodowca w Beacon i Mullins dolinach Antarktydy., W tym samym badaniu bakterie zostały również ożywione z lodu, który miał ponad 100 000 lat.
jednak nie wszystkie bakterie mogą powrócić do życia po zamrożeniu w wiecznej zmarzlinie. Bakterie wąglika mogą to zrobić, ponieważ tworzą zarodniki, które są niezwykle wytrzymałe i mogą przetrwać zamrożone dłużej niż wiek.
inne bakterie, które mogą tworzyć zarodniki, a więc mogą przetrwać w wiecznej zmarzlinie, to tężec i Clostridium botulinum, patogen odpowiedzialny za kiełbaskę: rzadka choroba, która może powodować paraliż, a nawet okazać się śmiertelna. Niektóre grzyby mogą również przetrwać w wiecznej zmarzlinie przez długi czas.,
niektóre wirusy mogą również przetrwać długie okresy.
w badaniu z 2014 roku zespół prowadzony przez Claverie ożywił dwa wirusy, które były uwięzione w wiecznej zmarzlinie syberyjskiej przez 30 000 lat. Znane jako Pithovirus sibericum i Mollivirus sibericum, oba są „gigantycznymi wirusami”, ponieważ w przeciwieństwie do większości wirusów są tak duże, że można je zobaczyć pod zwykłym mikroskopem. Zostały odkryte 100 stóp pod ziemią w przybrzeżnej tundrze.
po ich odrodzeniu wirusy szybko stały się zakaźne. Na szczęście dla nas, te konkretne wirusy infekują tylko jednokomórkowe ameby., Mimo to badanie sugeruje, że inne wirusy, które naprawdę mogą zainfekować ludzi, mogą zostać ożywione w ten sam sposób.
gigantyczne wirusy wydają się być bardzo trudne i prawie niemożliwe do otwarcia
Co więcej, globalne ocieplenie nie musi bezpośrednio stopić wiecznej zmarzliny, aby stanowić zagrożenie. Ponieważ arktyczny lód morski topnieje, północny brzeg Syberii stał się łatwiej dostępny drogą morską. W rezultacie eksploatacja przemysłowa, w tym wydobycie złota i minerałów oraz wiercenia ropy naftowej i gazu ziemnego, staje się teraz opłacalna.,
„w tej chwili regiony te są opuszczone, a głębokie warstwy wiecznej zmarzliny pozostają same”, mówi Claverie. „Jednak te starożytne warstwy mogą być odsłonięte przez kopanie zaangażowane w operacje górnicze i wiertnicze. Jeśli żywe wiriony nadal tam są, może to oznaczać katastrofę.”
Gigantyczne wirusy mogą być najbardziej prawdopodobnymi sprawcami takiej epidemii wirusa.
„większość wirusów jest szybko inaktywowana poza komórkami gospodarza, z powodu światła, wysuszenia lub spontanicznej degradacji biochemicznej”, mówi Claverie., „Na przykład, jeśli ich DNA zostanie uszkodzone poza możliwą naprawą, wiriony nie będą już zakaźne. Jednak wśród znanych wirusów, gigantyczne wirusy wydają się być bardzo trudne i prawie niemożliwe do otwarcia.”
Mogliśmy nawet zobaczyć wirusy od dawno wymarłych gatunków hominin, takich jak neandertalczycy i Denisowianie, z których oba osiedliły się na Syberii i były podziurawione różnymi chorobami wirusowymi. Szczątki neandertalczyków sprzed 30-40 000 lat zostały zauważone w Rosji., Ludzkie populacje żyły tam, chorowały i umierały od tysięcy lat.
naukowcy NASA znaleźli 10-50 000-letnie drobnoustroje wewnątrz kryształów w meksykańskiej kopalni
„możliwość złapania wirusa od dawno wymarłego neandertalczyka sugeruje,że idea, że wirus może zostać „wykorzeniony” z planety, jest błędna i daje nam fałszywe poczucie bezpieczeństwa”-mówi Claverie. „Dlatego też zapasy szczepionek powinny być przechowywane na wszelki wypadek.,”
od 2014 roku Claverie analizuje zawartość DNA wiecznej zmarzliny, poszukując genetycznej sygnatury wirusów i bakterii, które mogłyby zainfekować ludzi. Znalazł dowody na obecność wielu bakterii, które są prawdopodobnie niebezpieczne dla ludzi. Bakterie mają DNA, które koduje czynniki zjadliwości: cząsteczki, które produkują patogenne bakterie i wirusy, które zwiększają ich zdolność do zainfekowania gospodarza.
zespół Claveriego znalazł również kilka sekwencji DNA, które wydają się pochodzić od wirusów, w tym opryszczki. Jednak nie znaleźli jeszcze żadnych śladów ospy., Z oczywistych powodów nie próbowali ożywić żadnego z patogenów.
obecnie wydaje się, że patogeny odcięte od ludzi wyłaniają się również z innych miejsc, nie tylko z lodu czy wiecznej zmarzliny.
w lutym 2017 roku naukowcy NASA ogłosili, że znaleźli 10-50 000-letnie drobnoustroje wewnątrz kryształów w meksykańskiej kopalni.
bakterie w jakiś sposób stały się odporne na 18 rodzajów antybiotyków
bakterie znajdowały się w jaskini kryształów, części kopalni w Naica w północnym Meksyku., W jaskini znajduje się wiele mleczno-białych kryształów selenitu, które uformowały się na przestrzeni setek tysięcy lat.
bakterie zostały uwięzione w małych, płynnych kieszeniach kryształów, ale po ich usunięciu ożywiły się i zaczęły się rozmnażać. Drobnoustroje są genetycznie unikalne i mogą być nowymi gatunkami, ale naukowcy jeszcze nie opublikowali swoich prac.
jeszcze starsze bakterie znaleziono w jaskini Lechuguilla w Nowym Meksyku, 1000 stóp pod ziemią. Te drobnoustroje nie widziały powierzchni od ponad 4 milionów lat.,
Jaskinia nigdy nie widzi światła słonecznego, a jest tak odizolowana, że potrzeba około 10 000 lat, aby woda z powierzchni dostała się do jaskini.
oporność na antybiotyki istnieje od milionów, a nawet miliardów lat
pomimo tego bakterie w jakiś sposób stały się odporne na 18 rodzajów antybiotyków, w tym leki uważane za „ostateczność” w walce z infekcjami. W badaniu opublikowanym w grudniu 2016 roku naukowcy odkryli, że bakterie, znane jako Paenibacillus sp., LC231, był oporny na 70% antybiotyków i był w stanie całkowicie inaktywować wiele z nich.
ponieważ bakterie pozostają całkowicie izolowane w jaskini przez cztery miliony lat, nie mają kontaktu z ludźmi ani antybiotykami stosowanymi w leczeniu zakażeń u ludzi. Oznacza to, że jego oporność na antybiotyki musiała powstać w inny sposób.
zaangażowani naukowcy uważają, że bakterie, które nie szkodzą ludziom, są jedną z wielu, które naturalnie wykształciły odporność na antybiotyki., Sugeruje to, że oporność na antybiotyki istnieje od milionów, a nawet miliardów lat.
oczywiście taka starożytna oporność na antybiotyki nie mogła rozwinąć się w klinice w wyniku stosowania antybiotyków.
powodem tego jest to, że wiele rodzajów grzybów, a nawet innych bakterii, naturalnie produkują antybiotyki, aby uzyskać przewagę konkurencyjną nad innymi drobnoustrojami. W ten sposób Fleming po raz pierwszy odkrył penicylinę: bakterie w szalce Petriego umarły po tym, jak zostały zanieczyszczone pleśnią wydalającą antybiotyk.,
ponieważ ziemia ogrzewa Północne kraje, stają się bardziej podatne na epidemie „południowych” chorób, takich jak malaria
w jaskiniach, gdzie jest mało pożywienia, organizmy muszą być bezwzględne, jeśli mają przetrwać. Bakterie takie jak Paenibacillus mogły ewoluować oporność na antybiotyki, aby uniknąć zabicia przez konkurencyjne organizmy.
To wyjaśnia, dlaczego bakterie są odporne tylko na naturalne antybiotyki, które pochodzą z bakterii i grzybów, i stanowią około 99,9% wszystkich antybiotyków, których używamy., Bakterie nigdy nie natknęły się na antybiotyki wytworzone przez człowieka, więc nie mają na nie odporności.
„nasza praca, a praca innych, sugeruje, że oporność na antybiotyki nie jest nowatorskim pojęciem”, mówi mikrobiolog Hazel Barton z Uniwersytetu w Akron, Ohio, który prowadził badania. „Nasze organizmy zostały odizolowane od gatunków powierzchniowych od 4-7 milionów lat, jednak odporność, jaką mają, jest genetycznie identyczna z tą, którą można znaleźć u gatunków powierzchniowych. Oznacza to, że geny te są co najmniej tak stare i nie powstały z ludzkiego stosowania antybiotyków w leczeniu.,”
chociaż sam Paenibacillus nie jest szkodliwy dla ludzi, teoretycznie może przenosić swoją oporność na antybiotyki na inne patogeny. Jednak, ponieważ jest izolowany pod 400m skał, wydaje się to mało prawdopodobne.
niemniej jednak naturalna oporność na antybiotyki jest prawdopodobnie tak powszechna, że wiele bakterii wyłaniających się z topniejącej wiecznej zmarzliny może już ją mieć. Zgodnie z tym, w badaniu z 2011 roku naukowcy wyodrębnili DNA z bakterii znalezionych w wiecznej zmarzlinie 30 000 lat w regionie Beringian między Rosją a Kanadą., Odkryli geny kodujące oporność na antybiotyki beta-laktamowe, tetracykliny i glikopeptydowe.
jak bardzo powinniśmy się tym wszystkim martwić?
jednym z argumentów jest to, że ryzyko ze strony patogenów wiecznej zmarzliny jest z natury niepoznawalne, więc nie powinno nas jawnie niepokoić. Zamiast tego powinniśmy skupić się na bardziej ugruntowanych zagrożeniach związanych ze zmianą klimatu. Na przykład, gdy ziemia ogrzeje kraje północne, staną się bardziej podatne na epidemie „południowych” chorób, takich jak malaria, cholera i gorączka denga, ponieważ te patogeny rozwijają się w cieplejszych temperaturach.,
alternatywna perspektywa jest taka, że nie powinniśmy ignorować ryzyk tylko dlatego, że nie możemy ich kwantyfikować.
„Po naszej pracy i pracy innych, istnieje niezerowe prawdopodobieństwo, że patogenne drobnoustroje mogą zostać ożywione i zainfekować nas”, mówi Claverie. „Jak prawdopodobne jest to, nie wiadomo, ale jest to możliwe. To mogą być bakterie, które są uleczalne antybiotykami, oporne bakterie lub wirus. Jeśli patogen nie miał kontaktu z ludźmi przez długi czas, nasz układ odpornościowy nie byłby przygotowany. Więc tak, to może być niebezpieczne.”