det finns sjukdomar gömda i IS, och de vaknar
genom historien har människor funnits sida vid sida med bakterier och virus. Från böldpesten till smittkoppor har vi utvecklats för att motstå dem, och som svar har de utvecklat nya sätt att infektera oss.
Vi har haft antibiotika i nästan ett sekel, ända sedan Alexander Fleming upptäckte penicillin. Som svar har bakterier svarat genom att utveckla antibiotikaresistens., Striden är oändlig: eftersom vi spenderar så mycket tid med patogener utvecklar vi ibland ett slags naturligt dödläge.
men vad skulle hända om vi plötsligt utsattes för dödliga bakterier och virus som har varit frånvarande i tusentals år, eller att vi aldrig har träffat tidigare?
Vi kan vara på väg att ta reda på. Klimatförändringen smälter permafrostjordar som har frysts i tusentals år, och när marken smälter släpper de gamla virus och bakterier som, efter att ha legat vilande, växer tillbaka till livet.,
i augusti 2016, i ett avlägset hörn av den sibiriska tundran som kallas Yamalhalvön i polcirkeln, dog en 12-årig pojke och minst tjugo personer blev inlagda på sjukhus efter att ha smittats av mjältbrand.
teorin är att för över 75 år sedan dog en ren infekterad med mjältbrand och dess frusna slaktkropp fastnade under ett lager av frusen jord, känd som permafrost. Där stannade den till en värmevåg sommaren 2016, när permafrost tinade.
detta exponerade renkroppen och släppte infektiös mjältbrand i närliggande vatten och jord och sedan in i matförsörjningen., Mer än 2,000 renar bete i närheten blev smittade, vilket sedan ledde till det lilla antalet mänskliga fall.
rädslan är att detta inte kommer att vara ett isolerat fall.
När jorden värms kommer mer permafrost att smälta. Under normala omständigheter, ytliga permafrost lager ca 50cm djup smälta varje sommar. Men nu global uppvärmning gradvis utsätta äldre permafrost lager.
fryst permafrostjord är den perfekta platsen för bakterier att förbli levande under mycket långa perioder, kanske så länge som en miljon år., Det betyder att smältande is potentiellt kan öppna en Pandoras ask av sjukdomar.
temperaturen i polcirkeln stiger snabbt, ungefär tre gånger snabbare än i resten av världen. När isen och permafrost smälter kan andra smittämnen släppas.
”Permafrost är en mycket bra server av mikrober och virus, eftersom det är kallt, det finns inget syre och det är mörkt”, säger evolutionsbiologen Jean-Michel Claverie vid Aix-Marseille University i Frankrike., ”Patogena virus som kan infektera människor eller djur kan bevaras i gamla permafrost lager, inklusive några som har orsakat globala epidemier i det förflutna.”
i början av 1900-talet dog mer än en miljon renar av mjältbrand. Det är inte lätt att gräva djupa gravar, så de flesta av dessa slaktkroppar är begravda nära ytan, utspridda bland 7 000 begravningsplatser i norra Ryssland.
den stora rädslan är dock vad som lurar under den frusna jorden.,
människor och djur har begravts i permafrost i århundraden, så det är tänkbart att andra smittämnen kan släppas ut. Till exempel har forskare upptäckt fragment av RNA från 1918 spanska influensaviruset i lik begravda i massgravar i Alaska ” s tundra. Smittkoppor och böldpesten är också sannolikt begravda i Sibirien.,
i en 2011-studie skrev Boris Revich och Marina Podolnaya: ”som en följd av permafrostsmältning kan vektorerna för dödliga infektioner från 18 och 1800-talet komma tillbaka, särskilt nära kyrkogårdarna där offren för dessa infektioner begravdes.”
NASA-forskare återupplivade framgångsrikt bakterier som hade inneslutits i en frusen damm i Alaska i 32 000 år
till exempel på 1890-talet fanns en stor epidemi av smittkoppor i Sibirien. En stad förlorade upp till 40% av sin befolkning., Deras kroppar begravdes under det övre lagret av permafrost på stranden av Kolyma-floden. 120 år senare har Kolyma ’ s floodwaters börjat erodera bankerna, och smältningen av permafrost har påskyndat denna erosionsprocess.
i ett projekt som började på 1990-talet har forskare från det statliga Forskningscentret för virologi och bioteknik i Novosibirsk testat resterna av Stenåldersfolk som hade hittats i södra Sibirien, i Gorny Altai-regionen., De har också testat prover från Lik av män som hade dött under virusepidemier på 1800-talet och begravdes i den ryska permafrost.
forskarna säger att de har hittat kroppar med sår som är karakteristiska för de märken som lämnas av smittkoppor. Medan de inte hittade själva smittkoppsviruset har de upptäckt fragment av dess DNA.
det är verkligen inte första gången som bakterier frysta i IS har kommit tillbaka till livet.
i en 2005-studie återupplivade NASA-forskare framgångsrikt bakterier som hade inneslutits i en frusen damm i Alaska i 32.000 år., Mikroberna, kallade Carnobacterium pleistocen, hade frysts sedan Pleistocenperioden, när ulliga mammutar fortfarande strövade jorden. När isen smälte började de simma runt, till synes opåverkad.
när de återupplivades blev virusen snabbt smittsamma
två år senare lyckades forskare återuppliva en 8-miljonårig bakterie som hade legat vilande i is, under ytan av en glaciär i fyren och Mullins dalarna i Antarktis., I samma studie återupplivades bakterier också från IS som var över 100 000 år gammal.
men inte alla bakterier kan komma tillbaka till livet efter att ha frysts i permafrost. Mjältbrandsbakterier kan göra det eftersom de bildar sporer, som är extremt hårda och kan överleva frysta längre än ett sekel.
andra bakterier som kan bilda sporer, och så kan överleva i permafrost, inkluderar tetanus och Clostridium botulinum, patogenen som är ansvarig för botulism: en sällsynt sjukdom som kan orsaka förlamning och till och med visa sig dödlig. Vissa svampar kan också överleva i permafrost under lång tid.,
vissa virus kan också överleva under långa perioder.
i en 2014-studie återupplivade ett team som leddes av Claverie två virus som hade fångats i sibirisk permafrost i 30 000 år. Känd som Pithovirus sibericum och Mollivirus sibericum, de är både ”giant virus”, eftersom till skillnad från de flesta virus de är så stora att de kan ses i ett vanligt ljusmikroskop. De upptäcktes 100ft under jord i kusttundra.
när de återupplivades blev virusen snabbt smittsamma. Lyckligtvis för oss, dessa virus infekterar bara encelliga amoebas., Ändå tyder studien på att andra virus, som verkligen kan infektera människor, kan återupplivas på samma sätt.
de gigantiska virusen tenderar att vara mycket tuffa och nästan omöjliga att bryta upp
vad mer behöver den globala uppvärmningen inte direkt smälta permafrost för att utgöra ett hot. Eftersom den arktiska havsisen smälter, har Sibiriens norra strand blivit lättare tillgänglig till sjöss. Till följd av detta blir det industriella utnyttjandet, inklusive gruvdrift för guld och mineraler, och borrning för olja och naturgas, nu lönsamt.,
”just nu är dessa regioner övergivna och de djupa permafrostlagren lämnas ensamma”, säger Claverie. ”Men dessa gamla lager kan exponeras av grävningen som är inblandad i gruvdrift och borrning. Om livskraftiga virioner finns kvar, kan det här vara katastrof.”
Jättevirus kan vara de mest sannolika syndarna för något sådant virusutbrott.
”de flesta virus inaktiveras snabbt utanför värdceller, på grund av ljus, uttorkning eller spontan biokemisk nedbrytning”, säger Claverie., ”Till exempel, om deras DNA skadas bortom eventuell reparation, kommer virionerna inte längre att vara smittsamma. Men bland kända virus tenderar de jätte virusen att vara mycket tuffa och nästan omöjliga att bryta upp.”
Claverie säger att virus från de allra första människorna som fyller Arktis kan dyka upp. Vi kunde till och med se virus från långutdöda homininarter som Neanderthals och Denisovans, som båda bosatte sig i Sibirien och var riddled med olika virussjukdomar. Rester av Neanderthals från 30-40 000 år sedan har upptäckts i Ryssland., Mänskliga populationer har bott där, sjukat och dött i tusentals år.
NASA-forskare hittade 10-50 000-åriga mikrober inuti kristaller i en mexikansk gruva
”möjligheten att vi kunde fånga ett virus från en långdöd Neanderthal tyder på att tanken att ett virus kan ”utrotas” från planeten är fel och ger oss en falsk känsla av säkerhet”, säger Claverie. ”Det är därför lager av vaccin bör hållas, bara i fall.,”
sedan 2014 har Claverie analyserat DNA-innehållet i permafrostskikt och letat efter den genetiska signaturen av virus och bakterier som kan infektera människor. Han har hittat bevis på många bakterier som förmodligen är farliga för människor. Bakterierna har DNA som kodar virulensfaktorer: molekyler som patogena bakterier och virus producerar, vilket ökar deras förmåga att infektera en värd.
Claverie”s team har också hittat några DNA-sekvenser som verkar komma från virus, inklusive herpes. Men de har ännu inte hittat några spår av smittkoppor., Av uppenbara skäl har de inte försökt återuppliva någon av patogenerna.
det verkar nu att patogener avskurna från människor kommer också att komma från andra ställen, inte bara IS eller permafrost.
i februari 2017 meddelade NASA-forskare att de hade hittat 10-50 000-åriga mikrober inuti kristaller i en mexikansk gruva.
bakterierna har på något sätt blivit resistenta mot 18 typer av antibiotika
bakterierna var belägna i kristallens Grotta, en del av en gruva i Naica i norra Mexiko., Grottan innehåller många mjölkvita kristaller av mineral selenit, som bildades över hundratusentals år.
bakterierna fångades inuti små, flytande fickor av kristallerna, men när de avlägsnades återupplivades de och började multiplicera. Mikroberna är genetiskt unika och kan mycket väl vara nya arter, men forskarna har ännu inte publicerat sitt arbete.
ännu äldre bakterier har hittats i Lechuguilla grottan i New Mexico, 1,000 ft underground. Dessa mikrober har inte sett ytan i över 4 miljoner år.,
grottan ser aldrig solljus, och det är så isolerat att det tar cirka 10 000 år för vatten från ytan att komma in i grottan.
antibiotikaresistens har funnits i miljoner eller till och med miljarder år
trots detta har bakterierna på något sätt blivit resistenta mot 18 typer av antibiotika, inklusive läkemedel som anses vara en ”sista utväg” för att bekämpa infektioner. I en studie publicerad i December 2016 fann forskare att bakterierna, kända som Paenibacillus sp., Lc231, var resistent mot 70% av antibiotika och kunde helt inaktivera många av dem.
eftersom bakterierna har varit helt isolerade i grottan i fyra miljoner år har de inte kommit i kontakt med människor eller de antibiotika som används för att behandla mänskliga infektioner. Det betyder att antibiotikaresistensen måste ha uppstått på något annat sätt.
de inblandade forskarna tror att bakterierna, som inte skadar människor, är en av många som har naturligt utvecklat resistens mot antibiotika., Detta tyder på att antibiotikaresistens har funnits i miljoner eller till och med miljarder år.
självklart kan sådan gammal antibiotikaresistens inte ha utvecklats i kliniken som ett resultat av antibiotikaanvändning.
anledningen till detta är att många typer av svampar, och även andra bakterier, naturligt producerar antibiotika för att få en konkurrensfördel jämfört med andra mikrober. Så upptäckte Fleming först penicillin: bakterier i en petriskål dog efter att man blev förorenad med en antibiotisk excreting mögel.,
eftersom jorden värmer nordliga länder kommer att bli mer mottagliga för utbrott av ”Sydliga” sjukdomar som malaria
i grottor, där det finns lite mat, måste organismer vara hänsynslösa om de ska överleva. Bakterier som Paenibacillus kan ha varit tvungna att utveckla antibiotikaresistens för att undvika att dödas av rivaliserande organismer.
detta skulle förklara varför bakterierna bara är resistenta mot naturliga antibiotika, som kommer från bakterier och svampar, och utgör cirka 99,9% av alla antibiotika vi använder., Bakterierna har aldrig stött på konstgjorda antibiotika, så har inte motstånd mot dem.
”vårt arbete och andras arbete tyder på att antibiotikaresistens inte är ett nytt koncept”, säger mikrobiologen Hazel Barton från University of Akron, Ohio, som ledde studien. ”Våra organismer har isolerats från ytarter från 4-7 miljoner år, men motståndet som de har är genetiskt identiskt med det som finns i ytarter. Detta innebär att dessa gener är åtminstone så gamla, och kom inte fram från den mänskliga användningen av antibiotika för behandling.,”
Även om Paenibacillus i sig inte är skadlig för människor, kan den i teorin överföra sin antibiotikaresistens mot andra patogener. Men eftersom det är isolerat under 400m rock, verkar detta osannolikt.
ändå är naturlig antibiotikaresistens förmodligen så utbredd att många av bakterierna som kommer från smältande permafrost kanske redan har det. I linje med det extraherade forskare i en 2011-studie DNA från bakterier som hittades i 30 000-årige permafrost i Beringiska regionen mellan Ryssland och Kanada., De fann gener som kodade resistens mot beta-laktam, tetracyklin och glykopeptid antibiotika.
hur mycket ska vi vara oroade över allt detta?
ett argument är att risken från permafrostpatogener är i sig okännlig, så de borde inte öppet berör oss. I stället bör vi fokusera på mer etablerade hot från klimatförändringarna. Till exempel, som jorden värmer nordliga länder kommer att bli mer mottagliga för utbrott av ”södra” sjukdomar som malaria, kolera och denguefeber, eftersom dessa patogener trivs vid varmare temperaturer.,
det alternativa perspektivet är att vi inte bör ignorera risker bara för att vi inte kan kvantifiera dem.
”Efter vårt arbete och andras, finns det nu en icke-noll sannolikhet att patogena mikrober kan återupplivas och infektera oss”, säger Claverie. ”Hur troligt det är inte känt, men det är en möjlighet. Det kan vara bakterier som är härdbara med antibiotika, eller resistenta bakterier, eller ett virus. Om patogenen inte har varit i kontakt med människor länge, skulle vårt immunförsvar inte vara förberedt. Så ja, det kan vara farligt.”