De-a lungul istoriei planetei noastre, oamenii au coexistat cu bacteriile și virusurile. Am căutat modalități de a rezista ciumei bubonice și variolei și ca răspuns au căutat modalități de a ne infecta. Folosim antibiotice de aproape un secol, de când Alexander Fleming a descoperit penicilina. Ca răspuns, bacteriile au dezvoltat rezistență la antibiotice. Nu există capăt de luptă. Petrecem atât de mult timp cu agenți patogeni, încât ne întoarcem împiedicându-ne unul pe altul. Cu toate acestea, ce se întâmplă dacă întâlnim brusc bacterii mortale și viruși care nu au fost întâlniți în mii de ani sau nu au fost niciodată văzuți?
Poate că vom afla în curând. Schimbările climatice determină decongelarea solurilor permafrost care au fost înghețate de mii de ani și, pe măsură ce solul decongelă, apar virusuri antice și bacterii care prind viață și revin la viață.
În august 2016, într-un colț îndepărtat al tundrei sibiene, în Peninsula Yamal, un băiat de 12 ani a murit și cel puțin douăzeci de persoane au fost internate în spital după ce au contractat antrax.
S-a sugerat că în urmă cu mai bine de 75 de ani, un cerb infectat cu antrax a murit, iar scheletul său înghețat a fost prins sub un strat de sol înghețat, sub permafrost. El a rămas acolo până în vara lui 2016, când permafrostul s-a dezghețat din cauza căldurii intense. Astfel, a eliberat cadavrul unei căprioare și o infecție cu antrax în cele mai apropiate ape și sol, apoi în aprovizionarea cu hrană. Oamenii sunt în pericol.
Lucrul înfricoșător este că acesta nu poate fi un incident izolat.
Pământul se încălzește și decongelează mai mult permafrost. În condiții normale, se decongelează în fiecare vară straturile de suprafață ale permafrostului, adâncime de aproximativ 50 de centimetri. Dar încălzirea globală expune treptat straturi vechi de permafrost.
Video promotional:
Solul peren congelat este un loc ideal pentru ca bacteriile să rămână în viață timp îndelungat, poate milioane de ani. Aceasta înseamnă că topirea gheții ar putea deschide o cutie de boli a Pandorei.
Temperaturile din Cercul Arctic cresc rapid, de aproximativ trei ori mai repede decât restul lumii. Pot apărea și alți agenți infecțioși.
„Permafrost este un excelent păstrător al germenilor și al virusurilor, deoarece este rece, întunecat și lipsit de oxigen”, spune biologul evoluționist Jean-Michel Claverie de la Universitatea Aix-Marseille din Franța. "Virusii patogeni care pot infecta animalele și plantele ar fi putut fi depozitați în straturi vechi de sol permafrost, inclusiv în cele care au provocat epidemii globale în trecut."
Numai la începutul secolului XX, peste un milion de reni au murit din cauza antraxului. În nord, nu este ușor săpate morminte adânci, astfel încât majoritatea acestor carcase au fost îngropate aproape de suprafață, în 7.000 de înmormântări împrăștiate în nordul Rusiei.
Ce altceva ar putea fi ascuns sub solul înghețat?
Oamenii și animalele au fost îngropate în permafrost de sute de ani, astfel încât este posibil ca și alți agenți infecțioși să poată ieși. De exemplu, oamenii de știință au găsit fragmente din ARN-ul virusului gripal spaniol în cadavre îngropate masiv în tundra Alaskan. Varica și ciuma bubonică sunt de asemenea îngropate în Siberia. Într-un studiu din 2011, Boris Revich și Marina Podolnaya au scris: „Ca urmare a topirii permafrostului, vectorii infecțiilor mortale din secolele XVIII și XIX se pot întoarce, în special în apropierea cimitirelor unde au fost îngropate victimele acestor infecții."
În anii 1890, în Siberia a avut loc o epidemie de variolă serioasă. Un oraș și-a pierdut până la 40% din populație. Cadavrele au fost îngropate sub stratul superior de permafrost pe malurile râului Kolyma. După 120 de ani, inundațiile râului Kolyma au început să erodeze malurile, iar topirea permafrostului a accelerat acest proces de eroziune.
Într-un proiect care a început în anii 90, oamenii de știință de la Centrul de Cercetare pentru Virologie și Biotehnologie de la Novosibirsk au studiat rămășițele oamenilor din epoca de piatră găsite în sudul Siberiei, în regiunea Altai. De asemenea, au studiat mostre din cadavrele oamenilor care au murit în timpul epidemiilor virale din secolul al XIX-lea și au fost îngropate în permafrostul Rusiei.
Oamenii de știință spun că au găsit corpuri cu ulcerații caracteristice mărcilor de variolă. Deși nu au găsit virusul variolei în sine, au găsit fragmente de ADN.
Desigur, nu este prima dată când bacteriile înghețate în gheață au devenit din nou viață.
Într-un studiu din 2005, oamenii de știință NASA au reînviat cu succes bacteriile prinse într-un iaz înghețat din Alaska timp de 32.000 de ani. Un microb numit Carnobacterium pleistocenum a fost înghețat începând cu Pleistocenul, când mamuții lățari încă cutreierau Pământul. De îndată ce gheața s-a topit, au început să înoate din nou, de parcă nu s-ar fi întâmplat nimic.
Doi ani mai târziu, oamenii de știință au reușit să reînvie o bacterie veche de 8 milioane de ani care dormea în gheață sub un ghețar din văile Beacon și Mullins din Antarctica. În același studiu, bacteriile au fost recuperate de la gheață cu o vechime de peste 100.000 de ani.
Cu toate acestea, nu toate bacteriile pot reveni la viață după ce au fost înghețate în permafrost. Bacteriile antrax pot face acest lucru, deoarece formează spori extrem de rezistenți, care pot trăi înghețați foarte mult timp.
Alte bacterii care pot forma spori și astfel supraviețuiesc în permafrost includ tetanus și Clostridium botulinum, care este responsabil pentru botulism, o boală rară care poate provoca paralizie și moarte. Unii ciuperci pot supraviețui în permafrost mult timp.
Unele virusuri pot supraviețui și pentru perioade lungi de timp.
Într-un studiu din 2014, oamenii de știință conduși de Claveri au reînviat două virusuri prinse în permafrostul Siberia timp de 30.000 de ani. Cunoscute sub numele de Pithovirus sibericum și Mollivirus sibericum, ele sunt considerate „viruși giganti” deoarece, spre deosebire de majoritatea virusurilor, sunt atât de mari încât pot fi văzute la un microscop normal. Au fost găsite la o adâncime de 30 de metri în tundra de coastă.
Virusii au devenit infecțioși imediat după renaștere. Din fericire pentru noi, aceste virusuri particulare infectează doar amebele unicelulare. Cu toate acestea, cercetările sugerează că ar putea renaște și alte virusuri care pot infecta omul.
Mai mult, încălzirea globală nu trebuie să topească permafrostul pentru a reprezenta o amenințare. Pe măsură ce gheața mării arctice se topește, coasta de nord a Siberiei devine mai ușor accesibilă pe mare. Evident, dezvoltarea sa industrială devine din ce în ce mai profitabilă, inclusiv extracția de aur și minerale, forajul puțurilor de petrol și extragerea gazelor naturale.
„Momentan, aceste zone sunt goale și nimeni nu atinge straturile adânci ale permafrostului”, spune Claverie. „Dar aceste straturi antice pot fi obținute în timpul operațiunilor de excavare și de foraj. Dacă încă mai trăiesc acolo virioni viabili, va fi un dezastru.
Virusii uriași pot fi cei mai probabili vinovați într-un focar viral.
„Majoritatea virusurilor sunt inactivate rapid în afara celulelor gazdă din cauza luminii, uscării sau degradării biochimice spontane”, spune Claverie. „De exemplu, dacă ADN-ul lor este deteriorat și nu poate fi reparat, virusurile încetează să fie infecțioase. Cu toate acestea, printre virușii cunoscuți, virușii uriași sunt de obicei foarte duri și persistenți.
Claverie spune că ar putea apărea viruși de la primii oameni care locuiesc în Arctica. S-ar putea să vedem chiar și viruși din specii de hominide extinse de lungă vreme, precum neanderthalii și Denisovanii, care s-au stabilit în Siberia și au fost expuși la diverse boli virale. În Rusia, au fost găsite resturi de neandertali cu vârsta cuprinsă între 30-40.000 de ani. Populațiile umane au trăit acolo, au fost bolnavi și au murit mii de ani.
„Posibilitatea ca noi să putem prinde virusul de la un neanderthal de multă vreme extins sugerează că ideea că virusul poate fi„ eradicat”de pe planetă este greșită și ne dă un fals sentiment de securitate. Acesta este motivul pentru care livrările de vaccin trebuie păstrate doar în caz.”
Din 2014, Claverie analizează conținutul de ADN din permafrost în căutarea semnăturii genetice a virusurilor și bacteriilor care pot infecta oamenii. El a găsit multe bacterii care pot fi periculoase pentru oameni. Bacteriile au ADN care codifică factorii de virulență: molecule pe care le produc bacteriile patogene și virușii care le crește capacitatea de a infecta o gazdă.
Echipa lui Claverie a descoperit, de asemenea, mai multe secvențe de ADN care par să provină de la virusuri, inclusiv herpes. Dar nu au fost găsite încă urme de variolă. Din motive evidente, nu au încercat să reînvie niciunul dintre agenții patogeni.
Este posibil ca agenții patogeni, de la care oamenii au devenit deja neobișnuiți, să se poată manifesta în alte locuri, și nu numai din gheață sau permafrost.
În februarie 2017, oamenii de știință ai NASA au declarat că au găsit microbi cu vârsta de 10-50.000 de ani în cristale într-o mină mexicană. Aceste bacterii au fost localizate în Peștera Cristalelor, o parte a unei mine din Naiza, în nordul Mexicului. Peștera conține multe cristale albe lăptoase ale selenitului mineral, care s-a format de-a lungul a sute de mii de ani.
Bacteriile au fost prinse în buzunare mici și lichide de cristale, dar imediat ce au fost scoase, au reînviat și au început să se înmulțească. Acești microbi sunt unici din punct de vedere genetic și pot fi bine specii noi, dar oamenii de știință nu și-au publicat încă lucrările.
Chiar și bacterii mai vechi au fost găsite în Peștera Lechugilla din New Mexico, la 300 de metri sub pământ. Acești microbi nu au văzut suprafața de peste 4 milioane de ani. Peștera nu a văzut niciodată lumina soarelui și a fost izolată de 10.000 de ani de apele de suprafață.
În ciuda acestui fapt, bacteriile s-au dovedit cumva rezistente la 18 tipuri de antibiotice, inclusiv medicamente care au fost considerate „ultimul obstacol” în lupta împotriva infecțiilor. Într-un studiu publicat în decembrie 2016, oamenii de știință au descoperit că bacteriile cunoscute sub numele de Paenibacillus sp. LC231 au fost rezistente la 70% din antibiotice.
Deoarece bacteriile au fost complet izolate în peșteră timp de patru milioane de ani, acestea nu au intrat în contact cu oamenii sau cu antibioticele pe care le folosim pentru a trata infecțiile. Se pare că rezistența lor la antibiotice a apărut oarecum diferit.
Oamenii de știință cred că bacteriile care nu dăunează oamenilor, printre multe altele, dezvoltă o rezistență naturală la antibiotice. Adică, această foarte mare rezistență la antibiotice există de milioane sau chiar miliarde de ani.
Evident, o astfel de rezistență la antibiotice nu s-a putut dezvolta în clinică în timpul utilizării antibioticelor.
Motivul pentru aceasta este că multe tipuri de ciuperci și chiar și alte bacterii produc în mod natural antibiotice pentru a obține un avantaj competitiv față de alți microbi. Așa a descoperit Fleming pentru prima dată penicilina: bacteriile din vasul Petri au murit după ce au fost contaminate cu mucegaiuri producătoare de antibiotice.
În peșterile unde hrana este rară, organismele trebuie să fie nemiloase dacă vor să supraviețuiască. Bacterii precum Paenibacillus ar fi trebuit să dezvolte rezistență la antibiotice pentru a evita moartea din partea organismelor concurente.
Așa se explică de ce bacteriile sunt rezistente doar la antibiotice naturale care provin din bacterii și ciuperci și constituie aproximativ 99,9% din toate antibioticele pe care le folosim. Bacteriile nu au întâlnit niciodată antibiotice artificiale, deci nu au rezistență la ele.
„Munca noastră și cea a altora arată că rezistența la antibiotice nu este nimic nou”, a declarat microbiologul Hazel Barton de la Universitatea din Akron, Ohio, care a condus studiul. „Organismele noastre au fost izolate de speciile de suprafață timp de 4-7 milioane de ani, dar rezistența pe care o au este genetică identică cu cea găsită la speciile de suprafață. Acest lucru înseamnă că aceste gene sunt cel puțin la fel de vechi și nu au apărut, deoarece oamenii au început să utilizeze tratament cu antibiotice.
Deși Paenibacillis nu dăunează oamenilor, în teorie poate transmite rezistența sa la antibiotice la alți agenți patogeni. Dar, întrucât este izolat sub 400 de metri de stâncă, acest lucru pare puțin probabil.
Cu toate acestea, rezistența la antibiotice naturale la antibiotice este probabil atât de răspândită încât multe dintre bacteriile care ies din permafrostul de topire ar putea avea deja. În sprijinul acestui lucru, într-un studiu din 2011, oamenii de știință au extras ADN-ul din bacteriile găsite într-un permafrost vechi de 30.000 de ani în Marea Bering. Au găsit gene care codifică rezistența la beta-lactam, tetraciclină și antibiotice glicopeptide.
Merită să vă faceți griji?
Se crede că riscul apariției microbilor patogeni din permafrost este în mod inerent necunoscut, deci nu este nevoie să vă faceți griji. În schimb, trebuie să ne concentrăm asupra amenințărilor mai explicite din cauza schimbărilor climatice. De exemplu, pe măsură ce pământul se încălzește, țările din nord pot deveni mai susceptibile la apariția unor boli „sudice” precum malaria, holera și dengue, deoarece agenții patogeni prospera în căldură.
Există, de asemenea, o părere că nu ar trebui să ignorăm riscurile atunci când nu le putem cuantifica.
„Nu există nicio șansă ca microbii patogeni să reapară și să ne infecteze”, spune Claverie. „Cât de probabil acest lucru nu este încă cunoscut, dar este probabil. Poate că aceste bacterii pot fi vindecate cu antibiotice, bacterii rezistente, un virus. Dacă agentul patogen nu a mai fost în contact cu oamenii de mult timp, sistemul imunitar nu va fi gata. Deci există pericol”.
ILYA KHEL
