Bolygónk története során az emberek együtt éltek baktériumokkal és vírusokkal. Megkerestük a bubonic pestis és a himlő ellenállásának lehetőségeit, és válaszul keresettünk módszereket arra, hogy megfertőzzenek minket. Az antibiotikumokat szinte egy évszázaddal használjuk, mióta Alexander Fleming felfedezte a penicillint. Válaszul a baktériumok kifejlesztettek antibiotikum-rezisztenciát. A csatanak nincs vége. Olyan sok időt töltünk a kórokozókkal, hogy felváltva egymást csalogatjuk. Mi történik azonban, ha hirtelen olyan halálos baktériumokat és vírusokat tapasztalunk, amelyekkel ezer év alatt nem találkoztak, vagy amelyeket soha nem láttak?
Talán hamarosan megtudjuk. Az éghajlatváltozás az évezredek óta fagyott, örökké fagyos talajok kiolvadását eredményezi, és a talaj felolvadásakor az ősi vírusok és baktériumok megjelennek, amelyek életre kelnek és visszatérnek.
2016 augusztusában a szibériai tundra távoli sarkában, a Jamali-félszigeten egy 12 éves fiú meghalt, és legalább húsz embert kórházba szállítottak a antrax meghízása után.
Azt sugallták, hogy több mint 75 évvel ezelőtt egy antracival fertőzött szarvas meghalt, és fagyott vázát csapdába esett egy fagyasztott talajréteg alatt, örökké fagy alatt. Ott maradt 2016 nyaráig, amikor az örökkévalóságos fûzés az intenzív hõ miatt kiolvadt. Így kiszabadította egy szarvas és antrac fertőzést a legközelebbi vizekbe és a talajba, majd az élelmiszer-ellátásba. Az embereket veszély fenyegeti.
Ijesztő dolog az, hogy ez nem lehet különálló esemény.
A föld felmelegszik, és több örökké fagy felolvad. Normál körülmények között a körülbelül 50 centiméter mélyen átjáró perma fagyok minden nyáron megolvadnak. A globális felmelegedés azonban fokozatosan kiteszi a régi örökké fagyos rétegeket.
Promóciós videó:
A fagyasztott évelő talaj ideális hely a baktériumok számára, hogy hosszú ideig, esetleg millió évekig életben maradjanak. Ez azt jelenti, hogy a jégolvadás előidézheti a Pandora dobozát a betegségektől.
A sarkköri hőmérséklete gyorsan emelkedik, körülbelül háromszor gyorsabban, mint a világ többi része. Más fertőző kórokozók is megjelenhetnek.
„A permafrost kiválóan tartja a baktériumokat és vírusokat, mivel hideg, sötét és hiányzik az oxigén” - mondja Jean-Michel Claverie evolúciós biológus, a francia Aix-Marseille Egyetem. "Az állatokat és növényeket megfertőző kórokozó vírusok tárolhatók lehetnek a régi örökké fagyos rétegekben, ideértve azokat is, amelyek a múltban globális járványt okoztak."
Csak a 20. század elején több mint egy millió rénszarvas halt meg a antraciban. Északon nem könnyű mély sírokat ásni, ezért a hasított testek nagy részét a felszín közelében temetik el, Oroszország északi részén, 7000 szétszórt sírban.
Mi mást rejthet el a befagyott talaj alatt?
Az állatokat és állatokat már évszázadok óta eltemetik az örökkévalóságban, így lehetséges, hogy más fertőző kórokozók is megjelenhetnek. Például a tudósok a spanyol influenzavírus RNS-fragmenseit találták az alaszkai tundrában tömegesen eltemetett holttestekben. A himlő és a bubonic pestis szintén Szibériában van eltemetve. Egy 2011-es tanulmányban Boris Revich és Marina Podolnaya írta: "Az örökkévalóságos olvadás eredményeként a 18. és 19. században halálos fertőzések vektorjai visszatérhetnek, különösen temetők közelében, ahol e fertőzések áldozatait temették el."
Az 1890-es években súlyos himlő járvány történt Szibériában. Egy város lakosságának akár 40% -át elvesztette. A holttesteket az örökkévalóság felső rétege alá temették el a Kolyma folyó partján. 120 év után a Kolyma folyó áradása elkezdett pusztítani a partokat, és az örökké fagy olvadása felgyorsította ezt az eróziós folyamatot.
Az 1990-es években indult projektben a novoszibirski Állami Virológiai és Biotechnológiai Tudományos Központ tudósai megvizsgálták a kőkorszak ember maradványait, amelyeket Dél-Szibériában találtak, az Altaj régióban. Tanulmányozták azoknak a holttesteknek a mintáit is, akik a 19. században vírusjárványokban haltak meg és Oroszország örökkévalóságos temetésében temették el őket.
A tudósok szerint a himlőnyomokra jellemző fekélyeket találtak. Bár nem találták meg a himlővírust, de DNS-fragmentumokat találtak.
Természetesen nem ez az első alkalom, hogy a jégben fagyott baktériumok újra életre kelnek.
Egy 2005-ös tanulmányban a NASA tudósai 32 000 évig sikeresen újjáéledték az alaszkai fagyasztott tóba csapdába ejtett baktériumokat. A Carnobacterium pleistocenum nevű mikrobát fagyasztották a pleisztocén óta, amikor a gyapjas mamutok még mindig barangoltak a Földön. Amint a jég megolvadt, úszni kezdtek, mintha semmi sem történt volna.
Két évvel később a tudósok képesek voltak újjáéleszteni egy 8 millió éves baktériumot, amely az Antarktiszon a Beacon és a Mullins völgyében egy jég alatt feküdt jégben. Ugyanebben a vizsgálatban baktériumokat fedeztek fel a jégből több mint 100 000 évvel ezelőtt.
Azonban nem minden baktérium képes visszatérni az életre, miután örökké fagyban fagyott fel. A antrax baktériumok ezt megtehetik, mert rendkívül kemény spórákat képeznek, amelyek nagyon hosszú ideig fagyasztva élhetnek.
Más baktériumok, amelyek spórákat képezhetnek, és így örökké fagyban képesek életben maradni, a tetanusz és a Clostridium botulinum, amelyek felelősek a botulizmusért, amely egy ritka betegség, amely bénulást és halált okozhat. Néhány gombák a kora fagyban is hosszú ideig életben maradhatnak.
Egyes vírusok túl hosszú ideig is életben maradhatnak.
Egy 2014-es tanulmányban a Claveri vezette tudósok két vírust regeneráltak a szibériai permafrosszban csapdába 30 000 évig. A Pithovirus sibericum és a Mollivirus sibericum néven "óriás vírusoknak" tekintik őket, mivel a legtöbb vírussal ellentétben olyan nagyok, hogy normál mikroszkóppal láthatók. 30 méter mélységben találtak a tengerparti tundrában.
A vírusok azonnal megújultak voltak. Nekünk szerencsére ezek a vírusok csak az egysejtű amőbákat fertőzik meg. A kutatások azonban azt sugallják, hogy más, az embereket megfertőző vírusok is újjászülethetnek.
Ráadásul a globális felmelegedésnek nem kell olvadni az állandó fagytól, hogy fenyegetést jelentsen. A sarkvidéki jég olvadásával a szibériai északi partok könnyebben elérhetők a tengeren. Ipari fejlődése nyilvánvalóan jövedelmezőbbé válik, ideértve az arany és ásványok kitermelését, az olajkút fúrását és a földgáz kitermelését.
"Jelenleg ezek a területek üresek, és senki sem érinti az örökké fagyos mély rétegeket" - mondja Claverie. „De ezeket az ősi rétegeket meg lehet kapni ásatási és fúrási műveletek során. Ha még életképes virionok élnek ott, akkor katasztrófa lesz."
Az óriás vírusok lehetnek a víruskitörés legvalószínűbb tettesei.
"A legtöbb vírus gyorsan inaktiválódik a gazdasejteken kívül a fény, kiszáradás vagy spontán biokémiai lebomlás miatt" - mondja Claverie. „Például, ha DNS-jük sérült és nem javítható, a vírusok már nem fertőzőek. Az ismert vírusok között az óriás vírusok általában nagyon kemények és kitartóak."
Claverie szerint vírusok fordulhatnak elő az északi-sarkvidéken élő embereknél. Még régóta kihalt hominid fajok vírusait is láthatjuk, például a neandertalisták és denisovanok, akik Szibériában telepedtek le, és különféle vírusos betegségeknek voltak kitéve. Oroszországban 30–40 000 éves neandervölgyi maradványokat találtak. Az emberi népesség ott élt, betegek voltak és évezredek óta meghaltak.
„Az a lehetőség, hogy a vírust fertőzhetnénk egy rég kialudt neanderthalistól, azt sugallja, hogy téves az a gondolat, hogy a vírust„ meg lehet semmisíteni”a bolygóról, és téves biztonsági érzetet ad nekünk. Ezért minden esetben meg kell őrizni a vakcinák készleteit.”
2014 óta Claverie elemzi az örökké fagyok DNS-tartalmát az olyan vírusok és baktériumok genetikai aláírása céljából, amelyek megfertőzik az embereket. Sok baktériumot talált, amelyek veszélyesek lehetnek az emberekre. A baktériumok olyan DNS-sel rendelkeznek, amely virulencia faktorokat kódolja: olyan molekulák, amelyeket a patogén baktériumok és vírusok termelnek, amelyek növelik a gazdaszervezet fertőzőképességét.
Claverie csapata számos DNS-szekvenciát felfedezett, amelyek úgy tűnik, hogy vírusokból származnak, ideértve a herpeszet is. De a himlő nyomait még nem találtak. Nyilvánvaló okok miatt nem próbáltak újjáéleszteni a kórokozókat.
Lehet, hogy a kórokozók, amelyekből az emberek már megszokták, más helyeken is megnyilvánulhatnak, nemcsak jégből vagy örökké fagyból.
2017 februárjában a NASA tudósai szerint 10-50 000 éves mikrobákat találtak egy mexikói bánya kristályaiban. Ezeket a baktériumokat a Kristálybarlangban találták, amely egy bánya része a Naizában, Észak-Mexikóban. A barlang számos, tejfehér kristályt tartalmaz az ásványi szelenitből, amely több száz ezer év alatt képződött.
A baktériumokat csapdába emelték a kis, folyékony kristályzsebekbe, de amint azok kivonultak, újjáéledtek és szaporodni kezdtek. Ezek a mikrobák genetikailag egyediek és valószínűleg új fajok is, de a tudósok még nem tették közzé munkájukat.
Még idősebb baktériumokat találtak az új mexikói Lechugilla-barlangban, 300 méter alatt a föld alatt. Ezek a mikrobák 4 millió éve nem látják a felületet. A barlang még soha nem látott napfényt, és 10 000 éve elszigetelte a felszíni vizeket.
Ennek ellenére a baktériumok valamilyen módon 18 rezisztens antibiotikummal szemben bizonyultak rezisztensnek, ideértve azokat a gyógyszereket is, amelyeket az utolsó akadálynak tartottak a fertőzések elleni küzdelemben. A 2016. decemberben közzétett tanulmányban a tudósok megállapították, hogy a Paenibacillus sp. Az LC231 rezisztens volt az antibiotikumok 70% -ára.
Mivel a baktériumok négy millió évig teljesen elkülönültek a barlangban, nem kerültek érintkezésbe emberekkel vagy azokkal az antibiotikumokkal, amelyeket a fertőzések kezelésére használunk. Kiderült, hogy az antibiotikumokkal szembeni rezisztenciájuk valahogy másképp jelent meg.
A tudósok úgy vélik, hogy többek között az emberekre nem ártalmas baktériumok természetes antibiotikum-rezisztenciát alakítanak ki. Vagyis ez a nagyon antibiotikus rezisztencia több millió vagy akár milliárd évig fennállt.
Nyilvánvaló, hogy az ilyen antibiotikumokkal szembeni rezisztencia nem alakulhat ki a klinikán az antibiotikumok használata során.
Ennek oka az, hogy sokféle gombák és még más baktériumok is természetesen termelnek antibiotikumokat annak érdekében, hogy versenyelőnyt szerezzenek más mikrobákkal szemben. Fleming így fedezte fel először a penicillint: a petri-csészében lévő baktériumok elpusztultak, miután fertőződtek antibiotikumokat előállító formákkal.
Azokban a barlangokban, ahol kevés az élelmiszer, az organizmusoknak könyörtelennek kell lenniük, ha túl akarnak maradni. Az olyan baktériumoknak, mint a Paenibacillus, esetleg antibiotikumokkal szembeni rezisztenciát kellett kialakítaniuk, hogy elkerüljék a versengő szervezetek halálát.
Ez magyarázza, hogy a baktériumok miért rezisztensek csak a baktériumokból és gombákból származó természetes antibiotikumok számára, és az általunk használt összes antibiotikum kb. 99,9% -át teszik ki. A baktériumok soha nem találkoztak mesterséges antibiotikumokkal, így nincs rezisztencia velük szemben.
„Munkánk és mások munkája azt mutatja, hogy az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia nem újszerű” - mondta Hazel Barton, az ohiói Akroni Egyetem mikrobiológusa, aki a tanulmányt vezetett. Organizmusainkat 4-7 millió évig izolálták a felszíni fajoktól, ám az ellenálló képességük genetikailag azonos a felszíni fajokéval. Ez azt jelenti, hogy ezek a gének legalább annyira régiak, és nem jelentek meg, mert az emberek antibiotikumkezelést kezdtek használni."
Noha a Paenibacillis nem káros az emberekre, elméletileg átviheti antibiotikum-rezisztenciáját más kórokozókkal szemben. De mivel ez 400 méteres szikla alatt van elszigetelve, ez valószínűtlennek tűnik.
Mindazonáltal a természetes antibiotikumokkal szembeni rezisztencia valószínűleg annyira széles körben elterjedt, hogy az olvadó örökkévalóságban megjelenő baktériumok sokaságának már megvan. Ennek alátámasztására egy 2011. évi tanulmányban a tudósok kivontak DNS-t baktériumokból, amelyeket a Bering-tengeren 30 000 éves örökkévalóságban találtak. Géneket találtak, amelyek a béta-laktám, a tetraciklin és a glikopeptid antibiotikumokkal szembeni rezisztenciát kódolják.
Érdemes aggódni?
Úgy gondolják, hogy a patogén mikrobák ideiglenes fagyok általi megjelenésének kockázata természetéből adódóan nem ismert, ezért nem kell aggódni. Ehelyett a klímaváltozás által kifejezettebb fenyegetésekre kell összpontosítanunk. Például, ahogy a föld felmeleged, az északi országok hajlamosabbak lehetnek a „déli” betegségek, például a malária, a kolera és a dengue-járvány kitörésére, mivel ezek kórokozói melegen gyarapodnak.
Van is egy vélemény, hogy nem szabad figyelmen kívül hagyni a kockázatokat, ha nem tudjuk számszerűsíteni őket.
"Nincs nulla esély arra, hogy a kórokozó mikrobák újra megjelenjenek és megfertőzzenek minket" - mondja Claverie. „Ez valószínűleg még nem ismert, de valószínű. Lehet, hogy ezeket a baktériumokat meg lehet gyógyítani antibiotikumokkal, rezisztens baktériumokkal, egy vírussal. Ha a kórokozó sokáig nem volt érintkezésben az emberekkel, akkor az immunrendszer nem lesz kész. Tehát van veszély."
ILYA KHEL