Ученые предупреждают об угрозе ‘путешествующих во времени патогенов’: они могут сильно навредить людям и планете

Ученые предположили, что по мере потепления климата «путешествующие во времени патогены», высвобождаемые таянием вечной мерзлоты в Арктике, могут представлять серьезную опасность для современных экосистем. Об этом пишет CNN.

Фото: IStock

Вечная мерзлота — это твердый слой мерзлого грунта, состоящий из почвы, песка и камней в высоких широтах или высокогорных районах, таких как Гренландия, Аляска, Сибирь, Тибетское нагорье и северная Канада. Этот ледяной слой удерживает микробы, которые остаются бездействующими в течение длительных периодов времени, но, согласно новому исследованию, потепление на планете способно создать условия, подходящие для возрождения этих патогенов.

Чтобы лучше понять возможные экологические последствия, международная группа исследователей смоделировала взаимодействие между древним вирусом и современными бактериями в цифровом виде в исследовании, опубликованном 27 июля в журнале PLOS Computational Biology.

Через десятки тысяч итераций исследовательская группа отслеживала, как вирус влияет на видовое разнообразие бактериального сообщества. Около 1% древних вирусов вызвали серьезные сбои в экосистемах. Возбудитель либо повышал разнообразие до 12%, либо, наоборот, снижал видовое разнообразие на 32%. Вирусные захватчики не только выжили, но и со временем эволюционировали выводя систему из равновесия.

По теме: В июле Земля достигла критической отметки глобального потепления: как это изменит нашу жизнь

Бактериальные организмы взаимодействовали с окружающей средой, чтобы конкурировать за пространство. Конкуренты, которые нашли свою нишу, могли воспроизводиться и жить в циклах.

При этом были небольшие ошибки в воспроизводстве, которые создали генетическое разнообразие, что привело к более сложной экосистеме. Когда вирус попадал в эту среду, как и любой другой паразит, он мог получать энергию только за счет подходящих бактериальных хозяев. Затем хозяева не могли получать энергию, необходимую им для выживания или размножения, и впоследствии умирали.

Означает ли это, что почти треть людей и других живых организмов вскоре окажутся под угрозой смерти от возродившейся вирусной болезни? Нет, но ведущий автор Джованни Строна и соавтор Кори Брэдшоу заявили, что результаты добавляют еще один уровень беспокойства к рискам, связанным с постоянным потеплением.

Инвазивные виды могут уменьшить биоразнообразие

За последние два десятилетия больше исследований было посвящено пониманию последствий таяния вечной мерзлоты в арктических регионах, например исследование NASA в январе 2022 года, в котором изучались последствия выброса углерода во время внезапных таяний, и десятилетнее исследование Жана-Мишеля Клавери потенциально инфекционных патогенов, запертых в вечной мерзлоте.

Клавери, почетный профессор медицины и геномики Медицинской школы Университета Экс-Марселя, в 2014-2015 годах возродил из вечной мерзлоты то, что он назвал вирусами-зомби. В результате французский ученый и его команда сообщили о пяти новых семействах древних вирусов, способных заражать амеб. Исследование, проведенное им, доказало, что древние микробы все еще могут быть заразными, несмотря на то, что бездействовали в течение десятков тысяч лет.

Используя это предположение из работы Клавери, Брэдшоу, директор Лаборатории глобальной экологии в Университете Флиндерс в Австралии, и Строна, старший научный сотрудник Объединенного исследовательского центра Европейской комиссии, разработали симуляцию для количественной оценки последствий, которые могут иметь эти патогены.

По словам Брэдшоу, в то время как 1% патогенов, вызывающих серьезные нарушения, кажется низким, 4 секстиллиона клеток выходят из вечной мерзлоты каждый год. Это намного больше, чем количество звезд в галактике.

«Один процент от 4 секстиллионов — это число, которое большинство людей даже не может себе представить. Есть очень много возможностей для заражения. Для одного отдельного вируса такая вероятность редка, но потенциальных вирусов очень много», — сказал он.

Брэдшоу сравнил вирусы вечной мерзлоты с любыми другими инвазивными видами. В реальном мире большинство бактериальных вторжений в экосистемы терпят неудачу, что и отразилось в исследовании. Но причина, по которой у нас все еще есть проблемы с инвазивными видами, по его словам, заключается в том, что в экосистеме много интродуцентов (виды живых организмов, находящиеся в составе неродственных им групп, за пределами своих природных ареалов).

По словам Строны, во время успешного вторжения в ходе исследования потеря видового разнообразия на 32% не означает, что вирус убил одну треть всех бактерий в цифровой экосистеме. Скорее всего это означает, что вся экосистема потеряла бактериальное разнообразие на 32%.

Когда вирусы заражали бактерии и убивали их хозяев, последствия для экосистемы были катастрофическими. Как сказал Брэдшоу, ресурсы, которые существовали в состоянии равновесия, просто больше не были доступны, поэтому оставшиеся виды были вынуждены участвовать в гонке за выживание. Хищники и жертвы боролись за использование оставшихся ресурсов выводя систему из равновесия. Если было меньше хищников, потребляющих добычу, добыча процветала, происходило перенаселение, а затем они использовали слишком много ресурсов. Это уменьшало популяцию добычи. Если хищников было больше, они потребляли слишком много добычи для устойчивого выживания, что приводило к тому же результату.

Исследователи обнаружили, что появление вируса было единственной причиной такого значительного колебания видового разнообразия.

Роль выбросов углерода

У современных организмов, включая человека, почти нет естественных механизмов защиты от древних патогенов. Но для ученых, считают Строна и Брэдшоу, исследование является скорее призывом к действию, чем настоящим предупреждением.

«Нам пока не нужно бить тревогу», — сказала климатолог доктор Кимберли Майнер.

На ее взгляд, в связи с климатическим кризисом есть более насущные проблемы, которые гораздо легче контролировать, например замедление выброса углерода в атмосферу.

Исследование, по словам Майнер, — отличный первый шаг в количественной оценке рисков, связанных с этими неизвестными переменными. Но вероятность заражения этими появляющимися патогенами по-прежнему «крайне маловероятна».

Районы, содержащие вечную мерзлоту Земли, малонаселены. Если бы древним патогенам каким-то образом удалось сбежать, им было бы трудно найти людей, которых можно заразить. Более того, как сказала Майнер, вечная мерзлота постепенно тает в течение года со скоростью около 1,2 дюйма (3 см) за сезон, и большая часть из 4 секстиллионов клеток высвобождается во время этого постепенного оттаивания.

Вам может быть интересно: главные новости Нью-Йорка, истории наших иммигрантов и полезные советы о жизни в Большом Яблоке — читайте все это на ForumDaily New York

Она заметила, что внезапные оттепели вечной мерзлоты в Арктике, иногда происходящие за считаные дни, — это «то, что нас больше всего беспокоит».

По мере повышения средней глобальной температуры эти внезапные оттепели будут становиться все более частыми. После рекордно высоких температур в июле на кадрах с беспилотника запечатлен крупнейший в Сибири кратер вечной мерзлоты, который тонет от того, что лед под землей тает.

Строна и Брэдшоу подеркнули необходимость дополнительных исследований, чтобы распространить последствия своих выводов на популяции людей или животных. Оба исследователя заявили, что их намерение состояло в том, чтобы дать основу для оценки риска биологических захватчиков ушедшей эпохи.

По словам авторов исследования, единственное превентивное действие во всех этих случаях — будь то повышение уровня моря, смертельная жара или новые патогены — заключается в замедлении или прекращении выбросов углерода, ведущих к глобальному потеплению, а также в защите арктических экосистем. Они считают, что без этого каскадные экологические эффекты больше не будут научной фантастикой.

Читайте также на ForumDaily:

Какие программы доступны украинцам в США: как и где они могут получить помощь

Не покупайте эти 10 моделей автомобилей: они быстро ломаются, а ремонт обойдется дорого

На Флориду движется ураган категории 6: в TikTok завирусилось видео страшного прогноза

Сезон вакцинации от гриппа, RSV и COVID: кому и когда делать прививки

Десять самых дешевых городов США для студентов

Пять рекордов, которые Комитет Гиннесса больше не принимает, и это к лучшему

Хотите больше важных и интересных новостей о жизни в США и иммиграции в Америку? — Поддержите нас донатом! А еще подписывайтесь на нашу страницу в Facebook. Выбирайте опцию «Приоритет в показе» —  и читайте нас первыми. Кроме того, не забудьте оформить подписку на наш канал в Telegram  и в Instagram— там много интересного. И присоединяйтесь к тысячам читателей ForumDaily New York — там вас ждет масса интересной и позитивной информации о жизни в мегаполисе.