Do jednej czwartej północnej półkuli Ziemi pokrywa wieczna zmarzlina.Zajmuje
Oprócz aktywnej emisji gleba zawieradrobnoustroje i wirusy, które od czasów prehistorycznych pojawiały się w „półmartwym”, uśpionym stanie. Międzynarodowa grupa naukowców z Rosji, Francji i Niemiec postanowiła sprawdzić, czy „rozmrożone” wirusy są w stanie przywrócić aktywność i zainfekować współczesne organizmy.
Dlaczego potrzebny jest eksperyment?
Ocieplenie klimatu jest szczególnie widoczne w Arktyce.Temperatura w tym regionie rośnie, według różnych szacunków, dwa, a nawet cztery razy szybciej niż średnia światowa. Naukowcy rejestrują topnienie wiecznej zmarzliny na coraz większych głębokościach. W rezultacie starożytne warstwy organiczne, które zamarzły dziesiątki tysięcy lat temu, są podgrzewane i rozmrażane. W przyszłości proces ten może wpłynąć na wieczną zmarzlinę, która ukształtowała się kilka milionów lat temu.
Topnienie wiecznej zmarzliny wiąże się nie tylko zrozkład dawnej materii organicznej, który prowadzi do emisji dwutlenku węgla i metanu do atmosfery, co jeszcze bardziej nasila efekt ocieplenia. Jednocześnie rejestruje odnowę poszczególnych starożytnych mikroorganizmów, które powodują infekcję zwierząt.
Na przykład w 2016 roku na Półwyspie JamalskimNaukowcy udokumentowali masową epidemię wąglika wśród reniferów. Wtedy zarażonych zostało ponad 2,5 tysiąca zwierząt, z czego prawie co dziewiąty zmarł. W wyniku kontaktu z chorymi jeleniami zaraziło się także 36 osób, z czego jedna zmarła. Badanie wykazało, że infekcję spowodowały szczepy bakterii Bacillus anthracis ze starożytnego cmentarzyska bydła. Patogeny zostały aktywowane z powodu nienormalnych temperatur, co doprowadziło do stopienia gleby na większej niż zwykle głębokości.
Starożytne warstwy liczące ponad milion latlat może zawierać zupełnie nieznane patogeny. Jednocześnie, choć poświęcono wiele badań możliwości „ożywienia” bakterii z wiecznej zmarzliny, możliwość pojawienia się „wirusów zombie” i jej konsekwencje wciąż pozostają słabo poznane – twierdzą naukowcy.
Jak wirusy są wskrzeszane?
Naukowcy wyizolowali 13 różnych wirusówsiedem próbek wiecznej zmarzliny z Syberii, jedna z Kamczatki i jedna z błotnistego brzegu rzeki Leny w Jakucji. Genom patogenów różnił się od znanych współczesnych analogów, ale wszystkie należały do pięciu różnych rodzajów infekujących jednokomórkowe mikroorganizmy z rodzaju Acanthamoeba (Acanthamoeba). Wśród nich znalazły się: pandorawirus, cedratwirus, megawirus i pacmanvirus, a także nowy szczep pitowirusa.
Wiek najstarszego znalezionego wirusanaukowcy oszacowali na 48,5 tys. lat, dziewięciu z nich spędziło co najmniej 10 tys. lat w stanie zamrożenia. Jednocześnie próbki pobrano nie tylko z gleby: trzy z nich zachowały się w wełnie mamuta zamrożonego ponad 27 tysięcy lat temu, a jeszcze jeden w jelitach tego samego starożytnego wilka syberyjskiego.
Próbki różnych wirusów znalezionych w wiecznej zmarzlinie pod mikroskopem. Obrazy: Jean-Marie Alempic i in., Wirusy
Wszystkie znalezione wirusy to duże wirusy.To nie przypadek, że naukowcy skupili się szczególnie na badaniu gatunków, które są widoczne pod konwencjonalnym mikroskopem świetlnym i nie wymagają bardziej wyrafinowanych instrumentów. To sprawia, że takie patogeny są dobrym modelem, łatwym do badania w laboratorium, zauważają autorzy w swoim artykule.
W zamkniętym laboratorium naukowcy rozmrażalistarożytnych patogenów i zsekwencjonowano ich genomy. Następnie naukowcy zainfekowali komórki ameby tymi wirusami. Ponieważ znalezione gatunki rozmnażają się głównie wewnątrz Acanthamoeba, ich aktywacja stwarzała minimalne ryzyko przeniesienia na techników laboratoryjnych. „Te, które ożywiliśmy, nie stanowią zagrożenia, zarażają tylko ameby” – powiedział Live Science Jean-Michel Claverie, mikrobiolog z University of Aix-Marseille we Francji i współautor nowego badania.
Co wykazało badanie?
Analiza wykazała, że po rozmrożeniu wirusyzachowały zdolność zarażania ameby. Z powodzeniem przenikały one do komórek mikroorganizmów, a infekcja inicjowała aktywną replikację genomu wirusa i tworzenie nowych cząstek, które były uwalniane i infekowały inne mikroorganizmy.
Badanie potwierdza zdolność dużychWirusy DNA infekujące ameby pozostają zakaźne nawet po ponad 48 000 latach spędzonych w głębokiej wiecznej zmarzlinie. Dla trzech z pięciu badanych rodzajów jest to pierwszy przykład reaktywacji po zamrożeniu.
Przyglądamy się tym wirusom, które infekują amebę,jako substytuty każdego innego możliwego wirusa, który może czaić się w wiecznej zmarzlinie. Widzimy ślady wielu, wielu, wielu innych wirusów. Wiemy, że tam są. Nie wiemy na pewno, czy jeszcze żyją. Ale zakładamy, że jeśli wirusy ameb wciąż żyją, to nie ma powodu, dla którego inne wirusy miałyby być martwe i niezdolne do infekowania swoich żywicieli.
Jean-Michel Claverie, współautor badania, w rozmowie z CNN
Naukowcy zauważają, że oprócz ożywionychwirusów, które infekują ameby, w próbkach z everlasting znaleziono ślady wielu innych gatunków, w tym niektórych związanych ze znanymi ludzkimi patogenami, takimi jak pokswirusy (wirusy ospy) i herpeswirusy. Ze względu na duży potencjał chorobotwórczy i ryzyko rozprzestrzeniania się wśród ludzi, biolodzy nie sprawdzali, czy wirusy te zachowały zdolność zakażania innych organizmów.
Wiele wirusów, które zostaną uwolnione przezjak lód się roztopi, będzie zupełnie nieznany. Nie wiadomo jeszcze, czy i w jaki sposób będą one zaraźliwe, gdy zostaną wystawione na działanie światła, ciepła i tlenu z otoczenia. Ale wyniki eksperymentu sugerują, że przynajmniej część z nich może być przenoszona na ludzi, podczas gdy ludzie mogą nie mieć odporności na takie patogeny.
Biorąc pod uwagę nieuchronność globalnego ociepleniaNaukowcy apelują o ostrożność przy wydobyciu na obszarach wiecznej zmarzliny, a także zwracają uwagę na potrzebę dalszych badań, aby zminimalizować ryzyko epidemii wywołanej przez nieznane wirusy.
Czytaj więcej:
Helikopter NASA pokazał zachód słońca na Marsie. To nie wygląda jak ziemia.
Naukowcy uważają, że kształt wszechświata nie jest taki, jak wszyscy myślą
Odkryto skarb, który był ukryty podczas wojny prawie 1000 lat temu