Керны земли, выбуренные из сибирской вечной мерзлоты, были проанализированы на предмет обнаружения замороженных вирусов. Ученые возродили "зомби"-вирус, который провел 48 500 лет, замороженный в вечной мерзлоте. CNN
-
Более теплые температуры в Арктике приводят к оттаиванию вечной мерзлоты - замерзшего слоя почвы под землей - и потенциальному размножению вирусов, которые, пролежав в спящем состоянии десятки тысяч лет, могут угрожать здоровью животных и людей.
Хотя пандемия, вызванная болезнью из далекого прошлого, звучит как сюжет научно-фантастического фильма, ученые предупреждают, что риски, хотя и невелики, но недооценены. Химические и радиоактивные отходы времен холодной войны, которые могут нанести вред дикой природе и нарушить экосистемы, также могут быть выброшены во время оттепелей.
"С вечной мерзлотой происходит многое, что вызывает беспокойство, и (это) действительно показывает, почему очень важно сохранить как можно больше вечной мерзлоты в замороженном состоянии", - говорит Кимберли Майнер, климатолог из Лаборатории реактивного движения НАСА при Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, штат Калифорния. Вечная мерзлота покрывает пятую часть Северного полушария, тысячелетиями поддерживая арктическую тундру и бореальные леса Аляски, Канады и России. Она служит своего рода капсулой времени, сохраняя, помимо древних вирусов, мумифицированные останки ряда вымерших животных, которые ученым удалось обнаружить и изучить в последние годы, в том числе двух пещерных львят и шерстистого носорога. Причина, по которой вечная мерзлота является хорошим хранилищем, не только в том, что она холодная; это бескислородная среда, в которую не проникает свет. Однако в настоящее время температура в Арктике прогревается в четыре раза быстрее, чем на остальной части планеты, что приводит к ослаблению верхнего слоя вечной мерзлоты в этом регионе.
Чтобы лучше понять, какую опасность представляют замороженные вирусы, Жан-Мишель Клавери, почетный профессор медицины и геномики Медицинской школы Университета Экс-Марсель в Марселе, Франция, проверил образцы земли, взятые из сибирской вечной мерзлоты, чтобы выяснить, являются ли содержащиеся в них вирусные частицы все еще заразными. Он ищет то, что он называет "зомби-вирусами" - и он нашел некоторые из них.
Жан-Мишель Клавери (Jean-Michel Claverie) изображен здесь, работая в комнате для отбора проб в Институте Альфреда Вегенера в Постсдаме, где хранятся керны вечной мерзлоты.
Жан-Мишель Клавери Охотник за вирусами.
Клавери изучает особый тип вирусов, который он впервые обнаружил в 2003 году. Известные как гигантские вирусы, они гораздо крупнее типичных разновидностей и видны под обычным световым микроскопом, а не под более мощным электронным микроскопом, что делает их хорошей моделью для лабораторных работ такого типа. Его усилия по обнаружению вирусов, замороженных в вечной мерзлоте, были отчасти вдохновлены группой российских ученых, которые в 2012 году возродили полевой цветок из семенной ткани возрастом 30 000 лет, найденной в норе белки. (С тех пор ученые также успешно вернули к жизни древних микроскопических животных).
В 2014 году ему удалось оживить вирус, который он и его команда выделили из вечной мерзлоты, впервые за 30 000 лет сделав его заразным путем введения в культивируемые клетки. В целях безопасности он решил изучать вирус, который может поражать только одноклеточных амеб, а не животных или людей. В 2015 году он повторил этот подвиг, выделив другой тип вируса, который также поражал амеб. В своем последнем исследовании, опубликованном 18 февраля в журнале Viruses, Клавери и его команда выделили несколько штаммов древнего вируса из нескольких образцов вечной мерзлоты, взятых из семи разных мест в Сибири, и показали, что каждый из них может заражать культивируемые клетки амеб.
Это увеличенная с помощью компьютера микрофотография Pithovirus sibericum, который был выделен из образца вечной мерзлоты возрастом 30 000 лет в 2014 году. Эти новейшие штаммы представляют собой пять новых семейств вирусов, помимо двух, которые он возродил ранее. Возраст самого старого из них, основанный на радиоуглеродной датировке почвы, составил почти 48 500 лет и был получен из образца земли, взятого из подземного озера, находящегося на глубине 16 метров (52 фута) под поверхностью земли. Возраст самых молодых образцов, найденных в содержимом желудка и шерсти останков шерстистого мамонта, составлял 27 000 лет. То, что вирусы, заражающие амеб, остаются заразными спустя столько времени, свидетельствует о потенциально более серьезной проблеме, говорит Клавери. Он опасается, что люди рассматривают его исследование как научный курьез и не воспринимают перспективу возвращения к жизни древних вирусов как серьезную угрозу здоровью населения.
"Мы рассматриваем эти вирусы, заражающие амеб, как суррогаты всех других возможных вирусов, которые могут находиться в вечной мерзлоте", - сказал Клавери в интервью CNN.
"Мы видим следы многих, многих, многих других вирусов", - добавил он. "Поэтому мы знаем, что они там есть. Мы не знаем наверняка, что они все еще живы. Но мы рассуждаем так: если вирусы амебы все еще живы, то нет причин, почему бы другим вирусам не быть все еще живыми и способными заражать своих хозяев". Прецедент заражения человека
В вечной мерзлоте были обнаружены следы вирусов и бактерий, которые могут заразить человека. Образец легкого из тела женщины, эксгумированного в 1997 году из вечной мерзлоты в деревне на полуострове Сьюард на Аляске, содержал геномный материал штамма гриппа, вызвавшего пандемию 1918 года. В 2012 году ученые подтвердили, что 300-летние мумифицированные останки женщины, похороненной в Сибири, содержат генетические признаки вируса, вызывающего оспу.
Вспышка сибирской язвы в Сибири, от которой пострадали десятки людей и более 2 000 оленей в июле-августе 2016 года, также была связана с более. Швеции, сказала, что необходимо более тщательно следить за риском, который представляют потенциальные патогены в оттаивающей вечной мерзлоте, но предостерегла от алармистского подхода.
"Вы должны помнить, что наша иммунная защита развивалась в тесном контакте с микробиологическим окружением", - сказал Эвенгорд, который является членом Северного центра передового опыта CLINF, группы, изучающей влияние изменения климата на распространенность инфекционных заболеваний среди людей и животных в северных регионах. "Если в вечной мерзлоте спрятан вирус, с которым мы не контактировали тысячи лет, возможно, наша иммунная защита недостаточна", - сказала она. "Правильно будет уважать ситуацию и быть проактивным, а не просто реагировать. А способ борьбы со страхом - обладать знаниями".
лодка служила столовой и хранилищем для команды, бравшей керны, которые Клавери использовал в своих экспериментах.
Жан-Мишель Клавери/IGS/CNRS-AM
Шансы на распространение вирусов. Шансы распространения вируса
Конечно, в реальном мире ученые не знают, как долго эти вирусы могут оставаться заразными, попав в современные условия, или какова вероятность того, что вирус встретит подходящего хозяина. Не все вирусы являются патогенами, способными вызывать заболевания; некоторые из них доброкачественны или даже полезны для своих хозяев. И хотя в Арктике проживает 3,6 миллиона человек, она все еще остается малонаселенным местом, что делает риск заражения человека древними вирусами очень низким.
Тем не менее, "риск будет возрастать в условиях глобального потепления", - сказал Клавери, - "когда таяние вечной мерзлоты будет ускоряться, и все больше людей будут заселять Арктику вслед за промышленными предприятиями". И Клавери не одинок в своем предупреждении о том, что регион может стать благодатной почвой для возникновения побочных явлений - когда вирус попадает в нового носителя и начинает распространяться.
В прошлом году группа ученых опубликовала результаты исследования образцов почвы и озерных отложений, взятых из озера Хазен, пресноводного озера в Канаде, расположенного в пределах полярного круга. Они секвенировали генетический материал в отложениях, чтобы определить вирусные сигнатуры и геномы потенциальных хозяев - растений и животных - в этом районе. Используя анализ компьютерной модели, они предположили, что риск распространения вирусов на новых хозяев был выше в местах, расположенных вблизи мест, где в озеро стекало большое количество ледниковых талых вод - сценарий, который становится более вероятным по мере потепления климата.
Керны образцов вечной мерзлоты изображены в контейнере.
Неизвестные последствия. Выявление вирусов и других опасностей, содержащихся в потеплении вечной мерзлоты, - это первый шаг к пониманию того, какой риск они представляют для Арктики, сказал Майнер из Лаборатории реактивного движения НАСА. Другие задачи включают количественную оценку того, где, когда, как быстро и насколько глубоко будет таять вечная мерзлота.
Оттаивание может быть постепенным процессом, не более сантиметра в десятилетие, но может происходить и быстрее, например, в случае массивных оползней земли, которые могут внезапно обнажить глубокие и древние слои вечной
Таяние вечной мерзлоты может быть постепенным или происходить гораздо быстрее.
Жан-Мишель Клавери/IGS/CNRS-AM
В работе, опубликованной в 2021 году в научном журнале Nature Climate Change, Шахтер каталогизировал целый ряд потенциальных опасностей, в настоящее время замороженных в арктической вечной мерзлоте.
Эти возможные опасности включают захороненные отходы от добычи тяжелых металлов и химических веществ, таких как пестицид ДДТ, который был запрещен в начале 2000-х годов. Радиоактивные материалы также были сброшены в Арктику - Россией и США - с момента появления ядерных испытаний в 1950-х годах.
Таяние вечной мерзлоты может быть постепенным или происходить гораздо быстрее. В работе, опубликованной в 2021 году в научном журнале Nature Climate Change, Майнер каталогизировал целый ряд потенциальных опасностей, в настоящее время замороженных в арктической вечной мерзлоте.
Среди этих возможных опасностей - захороненные отходы от добычи тяжелых металлов и химических веществ, таких как пестицид ДДТ, который был запрещен в начале 2000-х годов. Радиоактивные материалы также были сброшены в Арктику - Россией и США - с момента появления ядерных испытаний в 1950-х годах.
"Резкое таяние быстро обнажает старые горизонты вечной мерзлоты, высвобождая соединения и микроорганизмы, сохранившиеся в более глубоких слоях", - отмечают Майнер и другие исследователи в статье 2021 года. В исследовательской работе Майнер назвал прямое заражение людей древними патогенами, высвобожденными из вечной мерзлоты, "в настоящее время маловероятным".
Однако, по словам Майнер, ее беспокоят так называемые "микроорганизмы Мафусаила" (по имени библейского деятеля с самой большой продолжительностью жизни). Это организмы, которые могут привнести динамику древних и вымерших экосистем в современную Арктику с неизвестными последствиями. По словам Майнера, повторное появление древних микроорганизмов способно изменить состав почвы и рост растительности, что, возможно, еще больше ускорит последствия изменения климата.
"Нам неясно, как эти микробы будут взаимодействовать с современной средой", - сказала она. "Это не тот эксперимент, который, я думаю, никто из нас не хочет проводить".
По словам Майнер, лучший вариант действий - попытаться остановить оттепель и более широкий климатический кризис и навсегда сохранить эти опасности в вечной мерзлоте.
