Учени съживиха „зомби“ вирус, прекарал 48 500 години в леда

П о-високите температури в Арктика размразяват вечните ледове в региона - замръзнал слой почва под земята, които има потенциала да съдържа вируси, които, след като са били в латентно състояние в продължение на десетки хиляди години, могат да застрашат здравето на животните и хората, съобщи CNN.

Докато пандемия, отприщена от болест от далечното минало, звучи като сюжет на научно-фантастичен филм, учените предупреждават, че рисковете, макар и ниски, не трябва да се подценяват. Химически и радиоактивни отпадъци, датиращи от Студената война, които имат потенциала да навредят на дивата природа и да нарушат екосистемите, също могат да бъдат изпуснати по време на размразяване.

„С вечния лед се случват много неща, които предизвикват безпокойство, и това наистина показва защо е супер важно да запазим възможно най-голяма част от него“ казва Кимбърли Майнър, учен по климата в Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Калифорнийския технологичен институт в Пасадена, Калифорния.

Warmer temperatures in the Arctic are thawing the region's permafrost — a frozen layer of soil beneath the ground — and potentially stirring viruses that, after lying dormant for tens of thousands of years, could endanger animal and human health. https://t.co/ejI85jDlUk

— CTV News Calgary (@CTVCalgary) March 8, 2023

Вечният лед покрива една пета от Северното полукълбо, като е в основата на арктическата тундра и бореалните гори на Аляска, Канада и Русия в продължение на хилядолетия. Той служи като вид капсула на времето, съхранявайки — в допълнение към древните вируси — мумифицираните останки от редица изчезнали животни, които учените успяха да открият и проучат през последните години, включително две пещерни лъвчета и вълнест носорог.

Причината, поради която вечният лед е добра среда за съхранение, не е само защото е студена; това е среда без кислород, в която светлината не прониква. Но сегашните температури в Арктика се повишават до четири пъти по-бързо от останалата част на планетата , отслабвайки горния слой на вечния лед в региона.

За да разбере по-добре рисковете, породени от замразени вируси, Жан-Мишел Клавери, почетен професор по медицина и геномика в Медицинския факултет на Екс-Марсилия в Марсилия, Франция, тества земни проби, взети от сибирския лед, за да види дали има вирусни частици съдържащите се в него все още са заразни. Той търси това, което описва като „зомби вируси“ – и е намерил някои.

Pass sanitaire : "La quatrième vague du Covid est un mensonge d'Etat", clash en direct du virologue Jean-Michel Claverie sur le plateau de BFMTV - https://t.co/Dah4uwMc2L
C'est peu après 13h15 aujourd'hui, que le virologue Jean-Michel Claverie a instauré une certaine gêne sur ... pic.twitter.com/fi6Mgh2xbY

— Les Envahis (@LEnvahis) July 25, 2021

Ловецът на вируси

Клавери изучава определен тип вирус, който за първи път открива през 2003 г. Известни като гигантски вируси, те са много по-големи от типичното разнообразие и се виждат под обикновен светлинен микроскоп, а не под по-мощен електронен микроскоп – което ги прави добър модел за това вид лабораторна работа.

Усилията му да открие вируси, замръзнали във вечния лед, са отчасти вдъхновени от екип руски учени, които през 2012 г. съживиха диво цвете от 30 000-годишна семенна тъкан, намерена в дупка на катерица. Оттогава учените също успешно върнаха към живот древни микроскопични животни. 

През 2014 г. той успя да съживи вирус, който той и неговият екип изолираха от вечния лед, правейки го заразен за първи път от 30 000 години, като го вмъкнаха в култивирани клетки. От съображения за безопасност той беше избрал да изследва вирус, който може да се насочи само към едноклетъчни амеби, а не към животни или хора.

Researcher Jean-Michel Claverie and his team have managed to revive the frozen virus and other strains, including a 27,000 year-old sample taken from the stomach of a woolly mammoth. @_NadaAlTaher https://t.co/9xdA7jkDGu via @TheNationalNews

— Ashis Basu (@BasuAshis) March 9, 2023

Той повтори подвига през 2015 г., като изолира различен тип вирус , който също е насочен към амебите. И в последното си изследване, публикувано на 18 февруари в списание Viruses , Клавери и неговият екип изолираха няколко щама на древен вирус от множество проби от вечния лед, взети от седем различни места в Сибир, и показаха, че всеки може да зарази култивирани клетки от амеба.

Тези най-нови щамове представляват пет нови семейства вируси, в допълнение към двете, които той бе съживил преди това. Най-старият е на почти 48 500 години, базиран на радиовъглеродно датиране на почвата, и идва от земна проба, взета от подземно езеро на 16 метра (52 фута) под повърхността. Най-младите проби, открити в съдържанието на стомаха и козината на останките на вълнест мамут, са на 27 000 години.

Това, че вирусите, заразяващи амеба, все още са инфекциозни след толкова време, е показателно за потенциално по-голям проблем, каза Клавери. Той се опасява, че хората смятат изследването му за научно любопитство и не възприемат перспективата древните вируси да се върнат към живота като сериозна заплаха за общественото здраве.

„Ние разглеждаме тези вируси, заразяващи амеба, като заместители на всички други възможни вируси, които могат да бъдат във вечния лед“, каза Клавери пред CNN.

„Виждаме следи от много, много, много други вируси“, добави той. 

„Значи знаем, че са там. Не знаем със сигурност дали са още живи. Но нашето разсъждение е, че ако вирусите амеба са все още живи, няма причина другите вируси да не са все още живи и способни да заразят собствените си гостоприемници", казва той.

Могат ли да за заразяват хора

Следи от вируси и бактерии, които могат да заразят хората, също са открити запазени във вечния лед. 

Проба от бял дроб от тялото на жена, ексхумирана през 1997 г. от вечно замръзналата земя в село на полуостров Сюард в Аляска, съдържа геномен материал от щама на грипа, отговорен за пандемията от 1918 г. През 2012 г. учените потвърдиха, че 300-годишните мумифицирани останки на жена, погребана в Сибир, съдържат генетичните сигнатури на вируса, който причинява едра шарка.

Избухването на антракс в Сибир, което засегна десетки хора и повече от 2000 северни елена между юли и август през 2016 г., също е свързано с по-дълбокото размразяване на вечния лед през изключително горещите лета, което позволява на старите спори на Bacillus anthracis да изплуват отново от стари гробища или животински трупове.

Биргита Евенгорд, почетен професор в катедрата по клинична микробиология на университета Умеа в Швеция, казва, че трябва да има по-добро наблюдение на риска, породен от потенциални патогени в размразяването на вечния лед.

Claverie specializes in giant viruses, such as Pandoraviruses (I'm not making this up). Giant viruses can be seen under a regular light microscope!

📷Chantal Abergel/Jean-Michel Claverie https://t.co/4fshPLYDSR pic.twitter.com/3Jali0y0T3

— Tatiana Pandora Saternus🚀 (@cosmicfavoreq) November 23, 2022

„Трябва да запомните, че нашата имунна защита е разработена в близък контакт с микробиологичната среда“, каза Евенгорд която е част от CLINF Nordic Center of Excellence, група, която изследва ефектите от изменението на климата върху разпространението на инфекциозни заболявания при хората и животни в северните райони.

„Ако има вирус, скрит във вечия лед, с който не сме били в контакт от хиляди години, възможно е нашата имунна защита да не е достатъчна“, каза тя. 

„Правилно е да уважавате ситуацията и да бъдете проактивни, а не само реактивни”.

Шансове за вирусно разпространение

Разбира се, в реалния свят учените не знаят колко дълго тези вируси могат да останат инфекциозни, след като бъдат изложени на днешните условия, или каква е вероятността вирусът да срещне подходящ гостоприемник. Не всички вируси са патогени, които могат да причинят заболяване; някои са доброкачествени или дори полезни за техните домакини. И въпреки че е дом на 3,6 милиона души, Арктика все още е слабо населено място, което прави риска от излагане на хората на древни вируси много нисък.

И все пак, „рискът се увеличава в контекста на глобалното затопляне“, каза Клавери, „при което размразяването на вечния лед ще продължи да се ускорява и повече хора ще населят Арктика“.

И Клавери не е единствената, който предупреждава, че регионът може да се превърне в благоприятна почва за второстепенно събитие - когато вирус скочи в нов гостоприемник и започне да се разпространява.

Миналата година екип от учени публикува изследвания върху проби от почва и езерни утайки, взети от езерото Хейзън, сладководно езеро в Канада, разположено в Арктическия кръг. Те секвенираха генетичния материал в утайката, за да идентифицират вирусни подписи и геноми на потенциални гостоприемници - растения и животни - в района.

Използвайки анализ на компютърен модел, те предполагат, че рискът от разпространение на вируси към нови гостоприемници е по-висок на места, близки до местата, където големи количества ледникова стопена вода се вливат в езерото - сценарий, който става по-вероятен със затоплянето на климата.

Неизвестни последствия

Идентифицирането на вируси и други опасности, съдържащи се в затоплящия се вечен лед, е първата стъпка към разбирането какъв риск те представляват за Арктика, каза Майнер от Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА. Други предизвикателства включват количествено определяне къде, кога, колко бързо и колко дълбоко ще се размрази вечният лед. 

Размразяването може да бъде постепенен процес от няколко сантиметра на десетилетие, но също така може да се случи по-бързо, като например в случай на масивни срутвания на земята, които могат внезапно да разкрият дълбоки и древни слоеве от вечния лед. Процесът също отделя метан и въглероден диоксид в атмосферата - пренебрегван и подценяван двигател на изменението на климата.

Майнер изброява набор от потенциални опасности, които понастоящем са замръзнали в ледената почва в Арктика, в статия от 2021 г., публикувана в научното списание Nature Climate Change.

Тези възможни опасности включват заровени отпадъци от добива на тежки метали и химикали като пестицида DDT, който беше забранен в началото на 2000-те години. Радиоактивен материал също е бил изхвърлян в Арктика - от Русия и Съединените щати - след появата на ядрените опити през 50-те години на миналия век.

Viruses: It is something that is unknown and very difficult to know where they come from, from the universe, from the arctic, asteroid dust and from biological and bacteriological laboratories around the world. https://t.co/a91y46qfMi pic.twitter.com/TTjmMagXu1

— Miguel Hidalgo (@MiguelH56857253) March 1, 2023

„Внезапното топене бързо разкрива стари хоризонти на вечния лед, освобождавайки съединения и микроорганизми, изолирани в по-дълбоките слоеве“ , отбелязват Майнер и други изследователи в документа от 2021 г.

В изследователската статия Майнер окачестви директното заразяване на хора с древни патогени, освободени от вечно замръзналата земя, като „понастоящем малко вероятно“.

Майнер обаче казва, че се тревожи за това, което тя нарече „микроорганизми Метусал“ (наречено на библейската фигура с най-дълъг живот). Това са организми, които биха могли да пренесат динамиката на древни и изчезнали екосистеми в днешна Арктика с неизвестни последици.

Повторната поява на древни микроорганизми има потенциала да промени състава на почвата и вегетативния растеж, вероятно допълнително ускорявайки ефектите от изменението на климата, каза Майнер.

„Наистина не сме наясно как тези микроби ще взаимодействат със съвременната среда“, каза тя. 

„Това всъщност е експеримент, който според мен някой от нас иска да проведе.“

Най-добрият курс на действие, каза Майнер, е да се опитаме да спрем размразяването и по-широката климатична криза и да запазим тези опасности завинаги погребани във вечния лед.