- Klimat Ziemi ociepla się w spektakularnym tempie i nawet cztery razy szybciej w chłodniejszych regionach, takich jak Arktyka. Szacunki sugerują, że każdego roku możemy spodziewać się czterech sekstylionów (4 000 000 000 000 000 000 000) mikroorganizmów uwalnianych z topniejącego lodu. Jest to mniej więcej tyle samo, co szacunkowa liczba gwiazd we wszechświecie - piszą naukowcy z Flinders University w Australii.
Gwałtowne topnienie lodowców na Antarktydzie i w całej Arktyce, na Syberii i Grenlandii może zmienić Ziemię na wiele sposobów i przyspieszyć wymieranie gatunków. Jedno z bardziej niepokojących pytań brzmi: czy patogeny, zamrożone od tysiącleci w lodowcach, czapach lodowych i wiecznej zmarzlinie, które wyłaniają się z topniejącego lodu, mogą zniszczyć współczesne ekosystemy, a także przynieść ludziom nowe śmiertelnie niebezpieczne choroby? Czy następna epidemia przyjdzie z przeszłości odległej o tysiąclecia? Czy odmrożone patogeny są rzeczywiście w stanie "ożyć" i zagrozić środowisku? Wiele wskazuje na to, że jest to prawdopodobny scenariusz.
To już się dzieje?
W 2003 roku naukowcy "ożywili" (sklonowali) bakterie pochodzące z próbek pobranych z czapy lodowej Guliya na płaskowyżu Qinghan w Tybecie. Szacuje się, że lód tworzący dno tej czapy, ma ponad 750 tys. lat (to prawdopodobnie najstarsze na świecie pokłady lodu). Próbki, w których znaleziono starożytną bakterię, pobrano z głębokości około 300 metrów.
- Wyniki te pokazują, że bakterie można odzyskiwać z lodu wodnego, który zamarzł na okresy istotne dla biologicznego przetrwania ziemskich epok lodowcowych lub transportu międzyplanetarnego - napisali wówczas naukowcy z Ohio State University (USA) na łamach czasopisma "Enviromental Microbiology", gdzie opublikowali wyniki badań.
Z kolei w 2014 roku z próbek pobranych na Syberii wyizolowano ogromnego wirusa Pithovirus sibericum, który po odmrożeniu był w stanie zainfekować ameby. Lód, w którym znaleziono tego wirusa, na szczęście niegroźnego dla ludzi, pochodził sprzed 30 tys. lat.
Epidemię wąglika (rzadka i potencjalnie śmiertelna choroba bakteryjna) w 2016 roku na Syberii przypisano atakowi bakterii Bacillus anthracis, które wyłoniły się ze zbyt szybko roztapiającej się wiecznej zmarzliny. Choroba spowodowała wówczas śmierć kilkudziesięciu ludzi oraz zabiła tysiące reniferów na półwyspie Jamał w północno-zachodniej Syberii. Epidemię powiązano z przyspieszoną aktywacją zarodników bakterii glebowych, do której doszło w wyniku topnienia wiecznej zmarzliny, a które zostało dodatkowo przyspieszone falą upałów.
"Podróżujący w czasie" najeźdźcy to już nie fantastyka naukowa
Mimo dowodów, że starożytne patogeny, uwięzione przez tysiąclecia w wiecznej zmarzlinie i lodowcach, mogą zostać "ożywione" i potencjalnie zakazić współczesne gatunki, trudno było stwierdzić, na ile jest to prawdopodobne. Oszacowaniem takiego ryzyka zajęli się, jako pierwsi, naukowcy z Flinders University w Australii we współpracy z naukowcami z Finlandii i Stanów Zjednoczonych. Symulacje pokazały, że inwazyjne patogeny były w stanie przetrwać i dalej ewoluować, a w kilku przypadkach (3,1 proc.) zdominowały zaatakowany ekosystem.
- Wyniki te sugerują, że najeźdźca zwykle skutecznie zadomowił się w społeczności odbiorców. Ponadto 3,1 proc. najeźdźców odniosło wyjątkowy sukces, a ich rodowód przetrwał co najmniej 50 tys. "aktualizacji" (tj. jednostek czasu w Avidzie) - donoszą autorzy badania.
- Obliczyliśmy zagrożenia ekologiczne związane z uwolnieniem nieprzewidywalnych starożytnych wirusów. Nasze symulacje pokazują, że 1 proc. symulowanych uwolnień tylko jednego uśpionego patogenu może spowodować poważne szkody w środowisku i powszechną utratę organizmów żywicielskich na całym świecie - donoszą naukowcy. Wyniki opublikowali w czasopiśmie PLOS pod koniec lipca 2023 roku.
W jaki sposób naukowcy doszli do takich wyników? Skorzystali z oprogramowania o nazwie Avida, dzięki któremu mogli przeprowadzić eksperymenty, które symulowały uwalnianie wiekowego patogenu do współczesnych ekosystemów. Kolejnym krokiem było śledzenie i zmierzenie wpływu takiego inwazyjnego "podróżnika w czasie" na różnorodność biologiczną, składającą się ze współczesnych bakterii. Przeprowadzono tysiące symulacji i porównano z symulacjami, w których nie doszło do inwazji starych patogenów.
Naukowcy wyjaśniają, że mimo iż ryzyko w przypadku jednego konkretnego patogenu wydawać się może niewielkie, to jednak sytuacja może się zmienić, jeżeli dojdzie do uwolnienia z lodu ogromnej liczby starożytnych drobnoustrojów w prawdziwym świecie.
- Nasze odkrycia sugerują, że to nieprzewidywalne zagrożenie, które do tej pory ograniczało się do science fiction, może stać się potężnym motorem zmian ekologicznych. Chociaż nie modelowaliśmy potencjalnego ryzyka dla ludzi, fakt, że patogeny "podróżujące w czasie" mogą się zadomowić i poważnie zdegradować społeczność gospodarza, jest już niepokojący - przestrzegają naukowcy w artykule pod znamiennym tytułem "Patogeny podróżujące w czasie i ich zagrożenie dla społeczności ekologicznych".
Źródła: journal.plos.org, PNAS.org, theconversation.com
