Вчені попереджають: Заморожені патогени прокидаються, існує реальний ризик

Наукова фантастика рясніє вигадливими історіями про смертельні організми, які виходять із-під льоду та завдають шкоди людям, які нічого не підозрюють.

Від прибульців, що змінюють форму в Антарктиді, до суперпаразитів, що виходять із танучого шерстистого мамонта в Сибіру, ​​до оголеної вічної мерзлоти в Гренландії, що спричиняє вірусну пандемію , – ця концепція є чудовою сюжетною основою.

Але наскільки це надумано? Чи можуть хвороботворні мікроорганізми, які колись були поширені на Землі, але тисячоліттями замерзали в льодовиках, льодових шапках і вічній мерзлоті , з’явитися з льоду, що тане, і зруйнувати сучасні екосистеми? Потенціал, насправді, цілком реальний.

Небезпеки підстерігають

У 2003 році бактерії були відроджені зі зразків, взятих із дна керна льоду, пробуреного в крижаній шапкі на Цинхай-Тибетському плато . Ліду на цій глибині було понад 750 000 років.

У 2014 році гігантський вірус -зомбі Pithovirus sibericum був відроджений із 30 000-річної вічної мерзлоти Сибіру.

А в 2016 році спалах сибірської виразки (захворювання, спричинене бактерією Bacillus anthracis) у Західному Сибіру пояснювали швидким розморожуванням спор B. anthracis у вічній мерзлоті. Це вбило тисячі оленів і постраждало десятки людей.

Нещодавно вчені виявили дивовижну генетичну сумісність між вірусами , виділеними з озерних відкладень у високій Арктиці, та потенційними живими господарями.

Клімат Землі нагрівається вражаючою швидкістю , і в чотири рази швидше в холодніших регіонах, таких як Арктика. Оцінки показують, що ми можемо очікувати чотири секстильйони (4 000 000 000 000 000 000 000) мікроорганізмів, які будуть вивільнятися під час танення льоду щороку. Це приблизно стільки ж, скільки оцінюється кількість зірок у Всесвіті .

Однак, незважаючи на незбагненно велику кількість мікроорганізмів, що вивільняються з танення льоду (включаючи патогени, які потенційно можуть заразити сучасні види), ніхто не зміг оцінити ризик, який це становить для сучасних екосистем.

У новому дослідженні , опублікованому сьогодні в журналі PLOS Computational Biology , ми розрахували екологічні ризики, пов’язані з вивільненням непередбачуваних стародавніх вірусів.

Наше моделювання показує, що 1% змодельованих вивільнень лише одного сплячого патогена може спричинити серйозну шкоду навколишньому середовищу та широку втрату організмів-господарів у всьому світі.

Цифрові світи

Ми використовували програмне забезпечення під назвою Avida для проведення експериментів, які симулювали вивільнення одного типу стародавнього патогену в сучасні біологічні спільноти.

Потім ми виміряли вплив цього збудника-вторгнення на різноманітність сучасних бактерій-господарів у тисячах симуляцій і порівняли їх із симуляціями, де інвазії не відбулося.

Патогени-вторгнення часто виживали та еволюціонували в моделюваному сучасному світі. Приблизно в 3% випадків збудник стає домінуючим у новому середовищі, і в цьому випадку він, швидше за все, спричинить втрати сучасного різноманіття хазяїв.

У найгіршому (але все ще цілком правдоподібному) сценарії вторгнення зменшило розмір спільноти, що приймає, на 30% порівняно з контрольною групою.

Ризик від такої невеликої частки патогенів може здатися невеликим, але майте на увазі, що це результат вивільнення лише одного конкретного патогену в симульованих середовищах. Зважаючи на величезну кількість стародавніх мікробів, які вивільняються в реальний світ, такі спалахи становлять значну небезпеку.

Вимирання і хвороби

Наші результати показують, що ця непередбачувана загроза, яка досі обмежувалася науковою фантастикою, може стати потужним рушієм екологічних змін.

Незважаючи на те, що ми не моделювали потенційний ризик для людей, той факт, що патогени, які «мандрують у часі», можуть закріпитися та серйозно погіршити стан приймаючої спільноти, вже викликає занепокоєння.

Ми висвітлюємо ще одне джерело потенційного вимирання видів у сучасну епоху – те, яке не включає навіть наші найгірші моделі вимирання . Як суспільство, ми повинні розуміти потенційні ризики, щоб бути готовими до них.

Відомі віруси, такі як SARS-CoV-2 , Ебола та ВІЛ , ймовірно, передавались людям через контакт з іншими тваринами-господарями. Таким чином, вірогідно , що колись скутий у льоду вірус міг потрапити в людську популяцію через зоонозний шлях .

Хоча ймовірність того, що збудник з’явиться внаслідок танення льоду та спричинить катастрофічне вимирання, низька, наші результати показують, що це вже не фантазія, до якої ми не повинні готуватися.