Davno uspavane bakterije i virusi, vekovima zarobljeni u snegu i ledu, polako oživljavaju kako temperatura na Zemlji raste.
Tokom istorije ljudi su živeli rame uz rame sa bakterijama i virusima. Od bubonske kuge do malih boginja, naučili smo kako da im se odupremo, a kao odgovor na to i virusi su pronašli nove načine da nas zaraze.
Antibiotike imamo gotovo čitav vek, otkako je Aleksandar Fleming otkrio penicilin. Kao odgovor, bakterije su razvile rezistenciju na antibiotike. Bitka je beskrajna, jer toliko vremena provodimo sa patogenima da smo došli u neku vrstu pat pozicije.
Međutim, šta bi se dogodilo kada bi iznenada bili izloženi smrtonosnim bakterijama i virusima kojih nema već hiljadama godina ili sa kojima se nikada ranije nismo susreli?
Možda će nam se odgovor sam otkriti. Klimatske promene tope led koji je u čvrstom stanju već hiljadama godina, a kako se zemljište topi, oslobađaju se virusi i bakterije koji iz konzerviranog stanja ponovo oživljavaju.
U avgustu 2016. godine, u zabačenim delovima sibirskog poluostrva Jamal, dvanaestogodišnji dečak je umro, a najmanje dvadeset ljudi je hospitalizovano nakon zaraze antraksom.
Teorija kaže da su pre više od 75 godina irvasi zaraženi antraksom uginuli, a njihova smrznuti leševi ostali pod slojem smrznutog tla, poznatim kao permafrost. Tamo su i ostali konzervirani sve do toplotnog talasa u leto 2016. godine, kada se večiti led otopio.
Kako su leševi irvasa „isplivali“, tako se i oslobodilo zarazni antraks u obližnju vodu i tlo, a zatim u zalihe hrane. Više od 2.000 irvasa koji pasu u blizini se zarazilo, što je potom dovelo do transmisije na ljude.
Strahuje se da to neće biti izolovan slučaj.
Kako se Zemlja zagreva, sve više permafrosta će se topiti. U normalnim okolnostima, površinski slojevi permafrosta se tope svakog leta oko 50 cm, ali zbog globalnog zagrevanje topljenju su sada izloženi i stariji slojevi permafrosta.
Zamrznuto permafrost zemljište pruža savršene uslove da bakterije ostanu u životu veoma dugo, čak i milionima godina. To znači da bi topljenje leda moglo otvoriti Pandorinu kutiju bolesti. Temperatura u polarnom krugu raste brzo, otprilike tri puta brže nego u ostatku sveta. Kako se led i permafrost tope, mogu se osloboditi i drugi zarazni agensi.
„Permafrost je veoma pogodna sredina za mikrobe i viruse, jer je hladan, nema kiseonika ni svetla“, kaže biolog Jean-Michel Claverie sa univerziteta Aik-Marseille u Francuskoj. „Patogeni virusi koji mogu da zaraze ljude ili životinje mogu se pronaći u starim slojevima permafrosta, uključujući i one koji su u prošlosti uzrokovali globalne epidemije.“
Samo početkom 20. veka, više od milion irvasa uginulo je od antraksa. Nije lako kopati duboko na smrznutom tlu, pa je većina ovih leševa sahranjena tik ispod površine.
Međutim, veliko je pitanje šta se još krije ispod smrznutog tla.
Ljudi i životinje vekovima su sahranjivani u permafrostu, pa je moguće da se mogu osloboditi i drugi zarazni agensi. Na primer, naučnici su otkrili fragmente RNK iz virusa španskog gripa iz 1918. godine u leševima sahranjenim u masovnim grobnicama u tundrama Aljaske. Velike boginje i bubonska kuga takođe su konzervirani u sibirskom ledu.
U studiji iz 2011. godine, Boris Revich i Marina Podolnaia napisali su: „Kao posledica topljenja permafrosta, prenosioci smrtonosnih infekcija 18. i 19. veka mogu se vratiti, posebno u blizini groblja na kojima su sahranjene žrtve ovih infekcija.“
Na primer, 1890-ih bila je velika epidemija malih boginja u Sibiru. Jedan grad je izgubio do 40% stanovništva. Njihova tela su sahranjena pod gornjim slojem večnog leda na obalama reke Kolime. 120 godina kasnije, poplavne vode Kolime počele su da erodiraju obale, a topljenje večitog leda ubrzalo je proces erozije.
U projektu započetom 1990-ih, naučnici Državnog istraživačkog centra za virusologiju i biotehnologiju u Novosibirsku testirali su ostatke ljudi iz kamenog doba pronađene u južnom Sibiru, u regionu Gornjeg Altaja. Takođe su testirali uzorke leševa ljudi koji su umrli tokom virusnih epidemija u 19. veku i koji su sahranjeni u ruskom večnom ledu.
Istraživači kažu da su pronašli tela sa čirevima karakterističnim za tragove koji ostaju posle malih boginja. Iako nisu pronašli sam virus malih boginja, otkrili su fragmente njegove DNK. To svakako nije bio prvi put da bakterije smrznute u ledu ožive.
U studiji iz 2005. godine, NASA-ini naučnici uspešno su oživeli bakterije koje su 32.000 godina bile zarobljene u zaleđenom ribnjaku na Aljasci. Mikrobi, nazvani Carnobacterium pleistocenium, bili su smrznuti još od pleistocenskog perioda, kada su vunasti mamuti još uvek lutali Zemljom. Jednom kad se led otopio, počeli su da plivaju okolo, naizgled nepromenjeni.
Dve godine kasnije, naučnici su uspeli da ožive osam miliona godina staru bakteriju koja je uspavana ležala u ledu, ispod površine glečera u dolinama Beacon i Mullins na Antarktiku. U istoj studiji bakterije su takođe oživljene iz leda starog preko 100.000 godina.
Međutim, ne mogu sve bakterije oživeti nakon što su zamrznute u večitom ledu. Bakterije antraksa imaju tu sposobnost jer formiraju spore koje su izuzetno izdržljive i mogu preživeti smrznute duže od jednog veka.
Ostale bakterije koje mogu formirati spore i preživeti u permafrostu, uključuju tetanus i Clostridium botulinum, patogen odgovoran za botulizam – retku bolest koja može prouzrokovati paralizu, pa čak i smrt. Neke gljive takođe mogu dugo preživeti u permafrostu. Pojedini virusi takođe mogu preživeti vrlo duge vremenske periode.
U studiji iz 2014. godine, tim koji je vodio Claverie oživeo je dva virusa koji su bili zarobljeni u sibirskom permafrostu 30.000 godina. Poznati kao Pithovirus sibericum i Mollivirus sibericum, oba su tzv. „džinovski virusi“, jer su za razliku od većine virusa toliko veliki da se mogu videti pod redovnim mikroskopom. Otkriveni su na 100 stopa pod zemljom u obalnoj tundri.
Jednom kada su ponovo oživeli, virusi su vrlo brzo postali zarazni. Na našu sreću, ovi konkretni virusi inficiraju samo jednoćelijske amebe. Ipak, studija sugeriše da bi i drugi virusi, koji bi mogli zaraziti i ljude, mogli biti oživljeni na isti način.
Pored toga, globalno zagrevanje i topljenje leda nije jedina pretnja. Budući da se arktički morski led topi, severna obala Sibira postala je lakše dostupna morem. Kao rezultat, industrijska eksploatacija, uključujući rudarstvo zlata i minerala i bušenje nafte i prirodnog gasa, sada postaje profitabilna.
„Trenutno su ovi krajevi pusti, a duboki slojevi permafrosta i dalje netaknuti“, kaže Claverie. „Međutim, ovi drevni slojevi mogli bi biti izloženi rudarskim kopanjima, a ako su aktivni virioni još uvek tamo, to bi moglo značiti katastrofu.“
„Većina virusa se brzo inaktivira izvan ćelija domaćina zbog svetlosti, isušivanja ili spontane biohemijske razgradnje“, kaže Claverie. „Na primer, ako se njihova DNK ošteti, virioni više neće biti zarazni. Međutim, među poznatim virusima, džinovski virusi imaju tendenciju da budu vrlo teški i gotovo ih je nemoguće „otvoriti“.“
Claverie kaže da bi se mogli pojaviti virusi prvih ljudi koji su naseljavali Arktik. Čak smo mogli da vidimo viruse davno izumrlih vrsta hominina poput neandertalaca i Denisovanaca, koji su se nastanili u Sibiru i bili prepuni raznih virusa. U Rusiji su primećeni ostaci neandertalaca od pre 30-40.000 godina. Ljudske populacije su tamo živele, razboljevale se i umirale hiljadama godina.
„Mogućnost da bismo mogli da zakačimo virus iz davno izumrlog neandertalca sugeriše da je ideja da bi virus mogao biti „iskorenjen“ pogrešna i daje nam lažni osećaj sigurnosti“, kaže Claverie. „Zbog toga treba čuvati zalihe vakcina, za svaki slučaj.“
Od 2014. godine, Claverie analizira sadržaj DNK u slojevima permafrosta, tražeći genetski potpis virusa i bakterija koje bi mogle da zaraze ljude. Pronašao je dokaze o mnogim bakterijama koje su verovatno opasne za ljude. Bakterije imaju DNK koja kodira faktore virulencije: molekule koje proizvode patogene bakterije i virusi, što povećava njihovu sposobnost da zaraze domaćina.
Claverie-in tim je takođe pronašao nekoliko DNK sekvenci koje izgleda potiču od virusa, uključujući herpes. Međutim, još uvek nisu pronašli tragove malih boginja. Iz očiglednih razloga, nisu pokušali da ožive nijedan od patogena. Sada se čini da će se patogeni izolovani sa ljudi pojaviti i na drugim mestima, a ne samo u ledu ili permafrostu.
U februaru 2017. godine NASA-ini naučnici objavili su da su u meksičkom rudniku unutar kristala pronašli mikrobe stare 10-50.000 godina.
Bakterije su se nalazile u Kristalnoj pećini, delu rudnika u Naici na severu Meksika. Pećina sadrži mnogo mlečno-belih kristala minerala selenita, koji su nastajali tokom stotina hiljada godina. Bakterije su bile zarobljene u malim, fluidnim džepovima kristala, ali kada su uklonjene, oživele su i počele da se množe. Mikrobi su genetski jedinstveni i možda su nove vrste, ali istraživači tek treba da objave svoj rad.
Još starije bakterije pronađene su u pećini Lechuguilla u Novom Meksiku, na 1.000 metara ispod zemlje. Ovi mikrobi nisu bili na površini više od 4 miliona godina. Do pećine nikada nije stigla sunčeva svetlost, a toliko je izolovana da treba oko 10.000 godina da voda sa površine uđe u pećinu.
Uprkos tome, bakterije su nekako postale otporne na 18 vrsta antibiotika, uključujući lekove koji se smatraju „poslednjom nadom“ u borbi protiv infekcija. U studiji objavljenoj u decembru 2016. istraživači su otkrili da je bakterija, poznata kao Paenibacillus sp. LC231, otporna na 70% antibiotika i u stanju da potpuno deaktivira mnoge od njih.
Kako su bakterije ostale potpuno izolovane u pećini četiri miliona godina, nisu mogle doći u kontakt sa ljudima ili antibiotskim lekovima koji se koriste za lečenje ljudskih infekcija. To znači da je njegova rezistencija na antibiotike morala nastati na neki drugi način.
Naučnici veruju da je bakterija koja ne šteti čoveku jedna od mnogih koja je prirodno razvila otpornost na antibiotike. To sugeriše da rezistencija na antibiotike postoji milionima ili čak milijardama godina. Očigledno je da takva drevna rezistencija na antibiotike nije mogla da se razvije u klinici kao rezultat upotrebe antibiotika. Razlog tome je što mnoge vrste gljivica, pa čak i druge bakterije, prirodno proizvode antibiotike da bi stekle konkurentsku prednost u odnosu na druge mikrobe. Tako je Fleming i otkrio penicilin…
U pećinama, u kojima ima malo hrane, organizmi moraju biti nemilosrdni da bi preživeli. Bakterije poput Paenibacillus-a možda su morale da razviju otpornost na antibiotike kako bi izbegle da ih istrebe suparnički organizmi. To objašnjava zašto su bakterije otporne samo na prirodne antibiotike koji potiču od bakterija i gljivica i čine oko 99,9% svih antibiotika koje koristimo. Bakterije nikada nisu naišle na antibiotike koje stvara čovek, pa nemaju otpor prema njima.
„Naš rad i rad drugih sugeriše da rezistencija na antibiotike nije nov pojam“, kaže mikrobiolog Hazel Barton sa Univerziteta Akron u Ohaju, koja je vodila studiju. „Naši organizmi su izolovani od površinskih vrsta od 4-7 miliona godina, ali otpor koji imaju genetski je identičan onom koji se nalazi u površinskim vrstama. To znači da su ovi geni bar toliko stari i da nisu proizašli iz ljudske upotrebe antibiotika.“
Iako sam Paenibacillus nije štetan za ljude, u teoriji bi mogao svoju otpornost na antibiotike da prenese na druge patogene. Međutim, kako je izolovan ispod 400 m stena, ovo izgleda malo verovatno.
Ipak, prirodna rezistencija na antibiotike je toliko rasprostranjena da je mnoge bakterije koje se pojavljuju iz topljenja permafrosta po svemu sudeći već imaju. U skladu s tim, u studiji iz 2011. godine naučnici su izvukli DNK iz bakterija pronađenih u 30.000 godina starom permafrostu u regionu Beringian između Rusije i Kanade. Pronašli su gene koji kodiraju rezistenciju na beta-laktam, tetraciklin i glikopeptidne antibiotike.
Koliko bi sve ovo trebalo da nas brine?
Jedan od argumenata je da je rizik od patogena permafrosta još uvek samo teoretski, tako da još uvek ne bi trebalo otvoreno da nas zabrinjava. Umesto toga, trebalo bi da se fokusiramo na osnovanije i realističnije pretnje od klimatskih promena. Na primer, kako se Zemlja zagreva, severne zemlje postaju podložnije izbijanju „južnih“ bolesti poput malarije, kolere i denga groznice, pošto ovi patogeni uspevaju na toplijim temperaturama.
Ipak, nikako ne bi smeli potpuno da zanemarimo rizike, samo zato što ne možemo tačno da ih proračunamo.
„Prateći naš rad i rad drugih, trenutno postoji ne-nula verovatnoća da bi patogeni mikrobi mogli da budu oživljeni i da nas zaraze“, kaže Claverie. „Koliko je tako nešto izgledno još uvek ne znamo, ali znamo da postoji mogućnost. To bi mogle biti bakterije koje se leče antibioticima, ili otporne bakterije, ili virus. Ako patogen već dugo nije bio u kontaktu sa ljudima, naš imunološki sistem ne bi bio pripremljen. Dakle, da, to može biti opasno.“
Izvor: BBC
Dodaj komentar