През цялата история на нашата планета хората са съжителствали с бактерии и вируси. Потърсихме начини да се противопоставим на бубонната чума и едра шарка и в отговор те потърсиха начини да ни заразят. Използваме антибиотици от почти век, откакто Александър Флеминг открива пеницилин. В отговор бактериите са разработили антибиотична резистентност. Няма край на битката. Прекарваме толкова много време с патогени, че се редуваме да се спъваме един в друг. Какво обаче се случва, ако внезапно се сблъскаме със смъртоносни бактерии и вируси, които не са се срещали от хиляди години или никога не сме виждали?
Може би скоро ще разберем. Промените в климата водят до топене на замръзнали почви, които са замръзнали в продължение на хиляди години, и докато почвата се стопи, се появяват древни вируси и бактерии, които оживяват и се връщат към живота.
През август 2016 г. в отдалечен ъгъл на сибирската тундра, на полуостров Ямал, 12-годишно момче почина, а най-малко двадесет души бяха хоспитализирани, след като се зарази с антракс.
Предполага се, че преди повече от 75 години елен, заразен с антракс, е умрял, а замръзналият му скелет е бил хванат под слой замръзнала почва, под вечна замръзване. Той остава там до лятото на 2016 г., когато вечната слана се размразява поради силна жега. По този начин тя пусна трупа на елен и инфекция от антракс в най-близките води и почва, а след това в хранителните запаси. Хората са застрашени.
Страшното е, че това може да не е изолиран инцидент.
Земята се затопля и размразява повече вечна замръзване. При нормални условия повърхностните слоеве на вечна замръзване, дълбока около 50 сантиметра, се размразяват всяко лято. Но глобалното затопляне постепенно излага старите пластове вечна замръзване.
Промоционално видео:
Замразената многогодишна почва е идеално място за бактериите да останат живи за дълги периоди от време, може би милиони години. Това означава, че топенето на лед потенциално би могло да отвори кутията на болестите на Пандора.
Температурите в Арктическия кръг се покачват бързо, около три пъти по-бързо от останалата част на света. Могат да излязат и други инфекциозни агенти.
„Вечната вечна слана е чудесен пазител на микроби и вируси, тъй като е студена, тъмна и липсва кислород“, казва еволюционният биолог Жан-Мишел Клаверие от университета в Екс-Марсилия във Франция. "Патогенните вируси, които могат да заразят животни и растения, може да са били съхранявани в стари слоеве от вечна замръзване, включително тези, които са причинили глобални епидемии в миналото."
Само в началото на 20 век повече от милион елени са умрели от антракс. На север не е лесно да се копаят дълбоки гробове, така че повечето от тези трупове са били погребани близо до повърхността, в 7000 разпръснати гробове в Северна Русия.
Какво друго може да се скрие под замръзналата почва?
Хората и животните са били погребани в вечната слана от стотици години, така че е възможно и други инфекциозни агенти да излязат. Например, учените са открили фрагменти от РНК на испанския грипен вирус в трупове, масово погребани в Аляската тундра. Едрата шарка и бубонната чума също са погребани в Сибир. В проучване от 2011 г. Борис Ревич и Марина Подольная написаха: „В резултат на размразяването на вечна замръзване векторите на смъртоносни инфекции от 18 и 19 век могат да се върнат, особено в близост до гробища, където са погребани жертви на тези инфекции“.
През 1890-те години в Сибир се проведе сериозна епидемия от едра шарка. Един град загуби до 40% от населението си. Телата са погребани под горния слой вечна замръзване на брега на река Колима. След 120 години наводненията на река Колима започнаха да ерозират бреговете, а топенето на вечната мрънка ускори този процес на ерозия.
В проект, който започна през 90-те години на миналия век, учени от Държавния научен център по вирусология и биотехнология в Новосибирск проучиха останките на хора от каменна ера, открити в южен Сибир, в района на Алтай. Те също изследвали проби от труповете на хора, загинали по време на вирусни епидемии през 19-ти век и били погребани в вечната слана на Русия.
Учените твърдят, че са открили тела с язви, характерни за следи от едра шарка. Въпреки че не са открили самия вирус на едра шарка, те са открили фрагменти от ДНК.
Разбира се, това не е първият път, когато замразените в лед бактерии отново оживяват.
В проучване от 2005 г. учените на НАСА успешно възродиха бактерии, заловени в замръзнало езерце в Аляска в продължение на 32 000 години. Микроб, наречен Carnobacterium pleistocenum, е замръзнал още от плейстоцена, когато вълнести мамути все още бродят по Земята. Щом ледът се стопи, те отново започнаха да плуват, сякаш нищо не се беше случило.
Две години по-късно учените успяха да възродят 8 милиона годишна бактерия, която спеше в лед под ледник в долините Бийкън и Малин в Антарктида. В същото проучване бактериите са били възстановени от лед на повече от 100 000 години.
Въпреки това, не всички бактерии могат да се върнат към живот, след като бъдат замразени в вечна замръзване. Бактериите на антракс могат да направят това, защото образуват изключително издръжливи спори, които могат да живеят замразени за много дълго време.
Други бактерии, които могат да образуват спори и по този начин да оцелеят при вечна замръзване, включват тетанус и Clostridium botulinum, който е отговорен за ботулизма, рядко заболяване, което може да причини парализа и смърт. Някои гъбички също могат да оцелеят в вечна замръзване за дълго време.
Някои вируси също могат да оцелеят за дълги периоди от време.
В проучване от 2014 г. учените, ръководени от Клавери, съживиха два вируса, хванати в вечния мрамор на Сибир в продължение на 30 000 години. Известни като Pithovirus sibericum и Mollivirus sibericum, те се смятат за „гигантски вируси“, защото за разлика от повечето вируси те са толкова големи, че могат да се видят под нормален микроскоп. Те бяха открити на дълбочина 30 метра в крайбрежната тундра.
Вирусите стават заразителни веднага след възраждането. За щастие за нас, тези конкретни вируси заразяват само едноклетъчните амеби. Изследванията обаче сочат, че други вируси, които могат да заразят хората, също могат да се преродят.
Освен това глобалното затопляне не е необходимо да се стопи вечна замръзване, за да представлява заплаха. Докато ледът на арктическото море се стопява, северният бряг на Сибир става по-лесно достъпен по море. Очевидно индустриалното му развитие става все по-печелившо, включително добив на злато и минерали, сондажи на нефтени кладенци и добив на природен газ.
"В момента тези зони са празни и никой не докосва дълбоките слоеве на вечна замръзване", казва Клаверие. „Но тези древни слоеве могат да бъдат получени по време на изкопни и сондажни операции. Ако жизнеспособните вириони все още живеят там, това ще бъде катастрофа."
Гигантските вируси могат да бъдат най-вероятните виновници във вирусна епидемия.
„Повечето вируси се инактивират бързо извън клетките на гостоприемника поради светлина, изсушаване или спонтанно биохимично разграждане“, казва Клаверие. „Например, ако тяхната ДНК е повредена и не може да бъде поправена, вирусите престават да бъдат инфекциозни. Въпреки това сред известните вируси гигантските вируси обикновено са много трудни и устойчиви."
Клаверие казва, че могат да се появят вируси от най-ранните хора, които обитават Арктика. Може дори да видим вируси на отдавна изчезнали видове хоминиди като неандерталците и денисовчани, които се заселиха в Сибир и бяха изложени на различни вирусни заболявания. В Русия са намерени останките на неандерталците на възраст 30-40 000 години. Човешкото население е живяло там, боледувало е и умирало хиляди години.
„Възможността да можем да заразим вируса от отдавна изчезнал неандерталец подсказва, че идеята, че вирусът може да бъде„ изкоренен “от планетата, е погрешна и ни дава невярно чувство за сигурност. Ето защо доставките на ваксина трябва да се поддържат за всеки случай."
От 2014 г. Claverie анализира съдържанието на ДНК в вечна замръзване в търсене на генетичния признак на вируси и бактерии, които могат да заразят хората. Той откри много бактерии, които могат да бъдат опасни за хората. Бактериите имат ДНК, която кодира факторите на вирулентност: молекули, които произвеждат патогенни бактерии и вируси, които увеличават способността им да заразят гостоприемник.
Екипът на Клавери също откри няколко ДНК последователности, които изглежда са дошли от вируси, включително херпес. Но все още не са открити следи от едра шарка. По очевидни причини те не се опитаха да съживят нито един от патогените.
Възможно е патогените, от които хората вече са свикнали, да се проявят на други места, а не само от лед или вечна замръзване.
През февруари 2017 г. учените от НАСА заявиха, че са открили микроби на възраст 10-50 000 години в кристали в мексиканска мина. Тези бактерии са били разположени в пещерата на кристалите, част от мина в Найза в северната част на Мексико. Пещерата съдържа много млечно бели кристали от минерала селенит, който се е образувал в продължение на стотици хиляди години.
Бактериите бяха хванати в малки, течни джобове от кристали, но веднага след като бяха извадени, те се съживиха и започнаха да се размножават. Тези микроби са генетично уникални и може да са нови видове, но учените все още не са публикували своята работа.
Дори по-стари бактерии бяха открити в пещерата Лечугила в Ню Мексико, на 300 метра под земята. Тези микроби не са виждали повърхността повече от 4 милиона години. Пещерата никога не е виждала слънчева светлина и е била изолирана от 10 000 години от повърхностните води.
Въпреки това бактериите по някакъв начин се оказаха резистентни към 18 вида антибиотици, включително лекарства, които се смятаха за „последното препятствие“в борбата с инфекциите. В проучване, публикувано през декември 2016 г., учените установили, че бактериите, известни като Paenibacillus sp. LC231 са резистентни към 70% от антибиотиците.
Тъй като бактериите бяха напълно изолирани в пещерата в продължение на четири милиона години, те не влязоха в контакт с хората или с антибиотиците, които използваме за лечение на инфекции. Оказва се, че тяхната резистентност към антибиотиците се проявява някак по различен начин.
Учените смятат, че бактериите, които не вредят на хората, наред с много други, развиват естествена антибиотична резистентност. Тоест, тази много антибиотична резистентност съществува от милиони или дори милиарди години.
Очевидно подобна антибиотична резистентност не би могла да се развие в клиниката по време на употребата на антибиотици.
Причината за това е, че много видове гъбички и дори други бактерии естествено произвеждат антибиотици, за да получат конкурентно предимство пред останалите микроби. Ето как Флеминг за пръв път открива пеницилин: бактериите в чашката на Петри умират, след като се замърсяват с плесени, произвеждащи антибиотици.
В пещерите, където храната е ограничена, организмите трябва да са безмилостни, ако искат да оцелеят. Бактерии като Paenibacillus може да се наложи да развият антибиотична резистентност, за да избегнат смърт от конкурентни организми.
Това обяснява защо бактериите са устойчиви само на естествени антибиотици, които идват от бактерии и гъбички, и съставляват около 99,9% от всички антибиотици, които използваме. Бактериите никога не са се срещали с изкуствени антибиотици, така че нямат резистентност към тях.
„Нашата работа и тази на другите показват, че антибиотичната резистентност не е нищо ново“, казва микробиологът Хейзъл Бартън от Университета в Акрон, Охайо, който ръководи изследването. „Нашите организми са изолирани от повърхностните видове в продължение на 4-7 милиона години, но устойчивостта, която имат, е генетично идентична с тази, открита в повърхностните видове. Това означава, че тези гени са поне толкова стари и не са се появили, защото хората са започнали да използват антибиотично лечение."
Въпреки че Paenibacillis не е вреден за хората, на теория може да предаде антибиотичната си резистентност към други патогени. Но тъй като е изолиран под 400 метра скала, това изглежда малко вероятно.
Независимо от това, естествената антибиотична резистентност към антибиотиците вероятно е толкова широко разпространена, че много от бактериите, излизащи от топящата се вечна замръзване, може вече да я имат. В подкрепа на това, в проучване от 2011 г., учените извличали ДНК от бактерии, открити при 30 000-годишна пермафроза в Берингово море. Те откриха гени, кодиращи резистентност към бета-лактам, тетрациклин и гликопептидни антибиотици.
Заслужава ли си да се притеснявате?
Смята се, че рискът от появата на патогенни микроби от пермафроза по своята същност е непознаваем, така че няма нужда да се притеснявате. Вместо това трябва да се съсредоточим върху по-явните заплахи от изменението на климата. Например, когато земята се затопля, северните страни могат да станат по-податливи на огнища на „южни“заболявания като малария, холера и денга, тъй като техните патогени процъфтяват в топлината.
Съществува също мнение, че не трябва да пренебрегваме рисковете, когато не можем да ги оценим количествено.
„Има ненулев шанс патогенните микроби да се появят отново и да ни заразят“, казва Клаверие. „Колко вероятно е това все още не е известно, но е вероятно. Може би тези бактерии могат да бъдат излекувани с антибиотици, устойчиви бактерии, вирус. Ако патогенът не е бил в контакт с хората от дълго време, имунната система няма да е готова. Така че има опасност."
ИЛЯ КХЕЛ