Nowa pandemia może przyjść z Dalekiej Północy

Mieliśmy pandemię Covid-19 – wirusa, który wciąż stanowi zagrożenie wielu częściach świata. Jednak już niedługo możemy mieć następny problem z zupełnie innymi patogenami. Nie jest on dziś dobrze znany, bo dotyczy mikroorganizmów będących w stanie uśpienia od dziesiątek tysięcy lat. Chodzi bowiem o wirusy, które jeszcze są zamrożone w arktycznej zmarzlinie. Jeszcze.

Wirusy sprzed dziesiątek tysięcy lat

W wiecznej zmarzlinie na Dalekiej Północy kryje się wiele tajemnic, które odsłania ocieplający się klimat. Jedną z nich, która powinna budzić nasze obawy, to wirusy. Niedawno naukowcom udało się ożywić szereg prehistorycznych wirusów, które były zamrożone głęboko w syberyjskiej zmarzlinie. Wirusy te pochodzą z czasów, kiedy nasz kraj pokrywała trzykilometrowa warstwa lodu.

W swojej nowej pracy naukowcy opisali proces identyfikacji i przywrócenia do życia 13 wirusów pochodzących z syberyjskiej zmarzliny. Najstarszy z nich ma 48,5 tys. lat. Kilka innych ma 27 tys. lat. Prawdopodobnie te mikroorganizmy nie miały nigdy kontaktu z homo sapiens. Naukowcy pobrali je z zamarzniętych odchodów mamutów, ich sierści, czy bezpośrednio z samej zmarzliny. Dwa inne wirusy zostały wyizolowane z zamrożonej treści pokarmowej pochodzącej z żołądka wilka syberyjskiego (Canis lupus). Naukowcy nadali już tym wirusom niepokojąco brzmiące nazwy, jak np. Megavirus mammoth czy Pandoravirus lupus.

Nazwy jak najbardziej uzasadnione, gdyż naukowcy na podstawie badań umiejętności infekcji na przykładzie ameby ocenili, iż dla nas też mogą stanowić zagrożenie. Mimo iż organizmy te były zamrożone od wielu tysięcy lat, to wciąż mają zachowaną zdolność od atakowania komórek i replikacji.

• Czytaj również: Wycinka Amazonii grozi nową pandemią? Zwierzęta szukają nowych siedlisk, a wirusy – nosicieli

Istniejącego od dłuższego czasu problemu nie należy bagatelizować

Już od pewnego czasu, co parę lat naukowcy odkrywają wirusy pochodzące z okolic koła polarnego. W 2014 roku z głębokości 30 metrów na Półwyspie Czukockim pobrano próbkę z wirusem, któremu dano nazwę Pithovirus sibericum. Mający bardzo dużo, bo aż 500 genów wirus jak uznali naukowcy, jest niegroźny. Zaraża jedynie ameby. Ale już wtedy badacze ostrzegli, iż w przyszłości na światło dzienne mogą wyjść szczepy wirusów stanowiące zagrożenie dla ludzi. Wirus z 2014 roku był wtedy najstarszym odkrytym mikroorganizmem, liczącym 30 tys. lat.

Nowy rekord wirusa został ustalony przez zespół badaczy z Uniwersytetu Aix-Marseille we Francji. Tych samych, którzy w 2014 roku odkryli Pithovirus sibericum. „48 500 lat to rekord świata”, powiedział Jean-Michel Claverie, jeden z autorów pracy, profesor genomiki i bioinformatyki w Szkole Medycznej Uniwersytetu Aix-Marseille. Wirusy te mogą stanowić dla ludzi poważne zagrożenie. „Nie ma odpowiednika antybiotyków o szerokim spektrum przeciwko wirusom, z powodu braku uniwersalnie konserwowanych procesów lekowych w różnych rodzinach wirusów. Dlatego uzasadnione jest rozpatrywanie ryzyka, iż pradawne cząstki wirusowe pozostaną zakaźne. A tym samym, iż dostaną się z powrotem do obiegu przez rozmrożenie pradawnych warstw wiecznej zmarzliny”, mówią autorzy badania.

Zagrożenie jak najbardziej realne

Nowa pandemia w przyszłości nie jest wykluczona. Ostatnie lata badań pokazują, iż wraz ze wzrostem temperatur na Dalekiej Północy będzie rosnąć ryzyko uwalniania się wirusów i bakterii, które do tej pory zostają zamrożone. Prehistoryczne patogeny mogą pierw zaatakować pobliskie zwierzęta, a następnie dostać się do organizmu człowieka. Aby lepiej zrozumieć powstające przez zamrożone wirusy ryzyko, dr Stéphane Aris-Brosou i jego koledzy z Uniwersytetu w Ottawie wybrali się daleko za koło polarne. Zebrali próbki gleby i osadów z jeziora Hazen, w pobliżu miejsca, do którego spływały małe, średnie i duże ilości wody z lokalnych lodowców. Hazen to jezioro znajdujące się w północnej części Wyspy Ellesmere’a w kanadyjskiej prowincji Nunavut,

Badacze następnie sekwencjonowali RNA i DNA w próbkach wirusów, aby zidentyfikować sygnatury ściśle odpowiadające sygnaturom znanych wirusów, jak również potencjalnych żywicieli zwierzęcych i roślinnych. Użyli też algorytmu, który ocenił szanse tych wirusów na zainfekowanie niespokrewnionych grup organizmów. Badania opublikowane w Proceedings of the Royal Society B, sugerują, iż ryzyko rozprzestrzeniania się wirusów na nowych gospodarzy było wyższe w miejscach, gdzie napływały duże ilości wody z lodowców. Ryzyko to staje się bardziej prawdopodobna w miarę ocieplania się klimatu. Wracając do odkrycia z 2014 roku, prof. Claverie już wtedy wyraził swoje obawy z powodu ocieplającego się klimatu. Dla BBC powiedział wtedy, iż stopienie warstw lodu może być “receptą na katastrofę”.

W końcu to się stanie. Wąglik jest tego przykładem

Na razie może czuć się jeszcze bezpieczni tak długo, jak długo Syberia będzie zamarzniętym i rzadko uczęszczanym przez ludzi miejscem. „Dopóki wirusy i ich ‘wektory pomostowe’ nie są jednocześnie obecne w środowisku, ryzyko dramatycznych wydarzeń prawdopodobnie pozostaje niskie”, napisał zespół badawczy z Uniwersytetu w Ottawie. Wiele jeszcze nie wiemy, ale ryzyko rośnie. Wraz ze wzrostem temperatury rośnie ryzyko rozlania się infekcji organizmów w tym konkretnym środowisku „Czy doprowadzi to do pandemii? Tego absolutnie nie wiemy”, stwierdził dr Aris-Brosou.

O tym, iż wydawałoby się nieaktywne wirusy mogą stanowić zagrożenie, za przykład należy podać wąglika. W 2016 roku ponadprzeciętnie wysokie temperatury na Syberii uwolniły wąglika w południowej części Półwyspu Jamalskiego. 72 pasterzy, w tym 41 dzieci trafiło do szpitala z podejrzeniem zakażenia wirusem, po tym jak wirus ten zabił ponad 2300 reniferów. Wąglik uśmiercił 12-letniego chłopca. Lekarze u pięciu dorosłych pacjentów i dwóch innych dzieci zdiagnozowali zakażenie chorobą zwaną jako “syberyjska dżuma”.

Ostatni raz wirus ten aktywny był w 1941 roku. Wtedy też padło wiele zwierząt, a warunki klimatyczne, jakie tam panują, pozwoliły na zachowanie wirusa w ciele padłego renifera. W końcu jednak temperatury wzrosły, stopiły lód i uwolniły wirusa, który może hibernować ponad 100 lat.

Globalne ocieplenie roztopi zmarzlinę i uwolni wszystko, co się w niej znajduje

Ocieplenie klimatu na Ziemi powoduje, iż wieczna zmarzlina stopniowo przestaje być wieczna. Tak jak w przypadku niewielkich społeczności pacyficznych wysp, tak i w przypadku Syberii cierpią zwykli ludzie. Społeczności które nie mają wpływu na zmiany klimatyczne. Od lat obserwuje się tajanie zmarzliny, a wraz z nim liczne konsekwencje. To m.in. migracje gatunków, uwalnianie do atmosfery zanieczyszczeń takich jak rtęć, czy w końcu potencjalnie groźnych wirusów. “Ci ludzie w Arktyce zrobili bardzo niewiele, by spowodować zmiany klimatu, ale są przez nie szczególnie mocno dotknięci”, powiedział dr Jens Strauss z Instytutu Alfreda Wagenera.

Ilustracja 1. Interaktywna mapa pokazująca, jak będzie wyglądać grubość warstwy aktywnej wiecznej zmarzliny w 2100 roku w scenariuszu umiarkowanych emisji CO₂. Warstwa aktywna to górna warstwa wiecznej zmarzliny, która topi się każdego lata i zamarza zimą. W miarę ocieplania się klimatu grubość tej czynnej warstwy rośnie. Źródło: Instytut Alfreda Wagenera

Według badań Instytutu Alfreda Wagenera z czerwca tego roku ograniczenie globalnego ocieplenia poniżej dwóch stopni powinno ustabilizować wieczną zmarzlinę. „Niestety, w tej chwili zmierzamy w stronę znacznie mocniejszego ocieplenia”, powiedział Moritz Langer z grupy badawczej PermaRisk. Powyższa mapa pokazuje zakres rozmarzania zmarzliny w umiarkowanym scenariuszu ocieplenia klimatu. Możemy się dowiedzieć, iż np. obszary obejmujące okolice i południową część Półwyspu Jamalskiego do końca tego wieku będą doświadczać kilkumiesięcznego okresu topnienia. Tajanie będzie obejmować co najmniej kilkumetrową warstwę zmarzliny. Na razie topnienie na obszarach oznaczanych jasnoniebieskimi punktami jest incydentalne lub nie występuje w ogóle.

• Czytaj również: Przez zmiany klimatu ponad połowa znanych patogenów stanowi większy problem

Ryzyko szybkiego tempa zmian

Może być jednak gorzej, niż to, co pokazuje wyżej opisana mapa. Wyniki badań opublikowane w marcu tego roku czasopiśmie Nature pokazują, iż choćby umiarkowane ocieplenie klimatu może doprowadzić do ogromnych zmian. W scenariuszu ocieplenia planety w zakresie 2,7-3,6^oC do końca tego wieku aż 75 proc. powierzchni wiecznej zmarzliny zacznie się roztapiać.

Nie wiemy, jak dużo zahibernowanych wirusów i bakterii znajduje się na Dalekiej Północy. Nie wiemy, ile z nich jest groźnych dla człowieka, i jak bardzo są groźne. To mikroorganizmy, które prawdopodobnie mogły w ogóle nie mieć jeszcze kontaktu z człowiekiem. Ani 30 tys. lat temu, a ni w ostatnich latach. To teoretycznie może czynić je bardzo groźnymi.