Международная группа ученых объявила в феврале об успешном возрождении 13 разных вирусов, хранившихся в вечной мерзлоте в течение десятков тысяч лет. «Хайтек» рассказывает, зачем нужен и как проходил этот эксперимент и угрожают ли древние патогены людям.
До четверти материковой части северного полушария Земли покрыто вечной мерзлотой. Она занимает значительную часть Сибири, севера европейской части России, Канаду и Аляску. Из-за потепления климата грунт, который оставался замерзшим в течение тысячелетий, постепенно тает и высвобождает парниковые газы.
Помимо активной эмиссии внутри почвы содержатся микробы и вирусы, которые с доисторических времен прибывали в «полумертвом», спящем состоянии. Международная группа исследователей из России, Франции и Германии решила проверить, способны ли «размороженные» вирусы восстанавливать активность и заражать современные организмы.
Зачем нужен эксперимент?
Потепление климата особенно заметно в Арктике. Температура в этом регионе растет, по разным оценкам, в два или даже в четыре раза быстрее, чем средняя глобальная. Исследователи фиксируют таяние вечной мерзлоты на все больших глубинах. Как следствие, нагреваются и оттаивают древние органические слои, которые замерзли десятки тысячелетий назад. В перспективе этот процесс может затронуть вечную мерзлоту, сформировавшуюся несколько миллионов лет назад.
Таяние вечной мерзлоты связано не только с разложением древней органики, которая приводит к выбросам в атмосферу углекислого газа и метана, еще больше усиливающих эффект потепления. Одновременно фиксирует восстановление отдельных древних микроорганизмов, которые вызывают заражение животных.
Например, в 2016 году на полуострове Ямал исследователи зафиксировали массовую вспышку сибирской язвы среди северных оленей. Тогда было инфицировано более 2,5 тыс. животных, из которых почти каждое девятое погибло. В результате контакта с больными оленями также заразились 36 человек, один из которых умер. Исследование показало, что инфекцию вызвали штаммы бактерии Bacillus anthracis из древнего скотомогильника. Патогены активизировались из-за аномальной температуры, которая привели к таянию грунта на большей чем обычно глубине.
Древние слои, возраст которых превышает миллион лет, могут содержать совершенно неизвестные патогены. При этом хотя многочисленные исследования были посвящены возможности «оживления» бактерий из вечной мерзлоты, до сих пор остается малоизученной возможность появления «вирусов-зомби» и ее последствия, отмечают ученые.
Как «оживили» вирусы?
Исследователи выделили 13 различных вирусов из семи образцов вечной мерзлоты, добытых в Сибири, одного, полученного на Камчатке, и одного — из илистого берега реки Лена в Якутии. Геном патогенов отличался от известных современных аналогов, но все они относились к пяти различным родам, заражающим одноклеточные микроорганизмы из рода акантамеб (Acanthamoeba). Среди них были: пандоравирус, цедратвирус, мегавирус и пакманвирус, а также новый штамм питовируса.
Возраст самого старого из найденных вирусов исследователи оценили в 48,5 тыс. лет, девять из них провели в замороженном состоянии не менее 10 тыс. лет. При этом образцы были получены не только из грунта: три из них сохранились в шерсти мамонта, замороженного более 27 тыс. лет назад, а еще один — в кишечнике такого же древнего сибирского волка.
Все найденные вирусы относятся к крупным вирусам. Это не случайно, исследователи специально сосредоточились на изучении видов, которые видны под обычным световым микроскопом и не требуют более сложны приборов. Это делает такие патогены хорошей моделью, которую легко изучать в лабораторных условиях, отмечают авторы в своей статье.
В замкнутой лаборатории ученые разморозили древние патогены и секвенировали их геномы. Затем исследователи заразили этими вирусами клетки амебы. Поскольку найденные виды размножаются в основном внутри акантамеб, их активация представляла минимальную опасность для передачи лаборантам. «Те, кого мы оживили, не представляют никакой опасности, они заражают только амеб», — сказал в интервью Live Science Жан-Мишель Клавери, микробиолог из Экс-Марсельского университета во Франции и соавтор нового исследования.
Что показало исследование?
Анализ показал, что после разморозки вирусы сохранили возможность инфицировать амеб. Они успешно проникали внутрь клеток микроорганизмов, при этом инфицирование инициировало активную репликацию вирусного генома и образования новых частиц, которые высвобождались и заражали другие микроорганизмы.
Исследование подтверждает способность крупных ДНК-вирусов, заражающих амеб, оставаться инфекционными после более чем 48 тыс. лет, проведенных в глубокой вечной мерзлоте. Для трех из пяти изученных родов — это первый пример реактивации после заморозки.
Мы рассматриваем эти вирусы, заражающие амебы, как суррогаты всех других возможных вирусов, которые могут скрываться в вечной мерзлоте. Мы видим следы многих, многих, многих других вирусов. Мы знаем, что они там есть. Мы не знаем наверняка, живы ли они. Но мы исходим из того, что если вирусы амебы все еще живы, то нет никаких причин, по которым другие вирусы будут мертвы и не способны заражать своих носителей.
Жан-Мишель Клавери, соавтор исследования в интервью CNN
Исследователи отмечают, что помимо возрожденных вирусов, инфицирующих амеб, в пробах из вечной найдены следы множества других видов, в том числе некоторых, связанных с известными патогенами человека, такими как поксвирусы (вирусы оспы) и герпесвирусы. Из-за высокой потенциальной патогенности и риска распространения среди людей биологи не стали проверять, сохранили ли эти вирусы способность заражать другие организмы.
Многие из вирусов, которые будут освобождены по мере таяния льда, будут совершенно неизвестны. Пока неизвестно, будут ли они заразными и насколько, когда подвергнутся воздействию света, тепла и кислорода внешней среды. Но результаты эксперимента предполагают, что, по крайней мере, некоторые из них смогут передаться человеку, при этом у людей может отсутствовать иммунитет к таким патогенам.
С учетом неотвратимости глобального потепления ученые призывают к осторожности при проведении горнодобывающих работ в районах вечной мерзлоты, а также отмечают необходимость дальнейших исследований, чтобы минимизировать риск эпидемии, вызванной неизвестными вирусами.
Читать далее:
Вертолет НАСА показал закат на Марсе. Он не похож на земной
Ученые считают, что форма Вселенной не такая, как все думают
Найден клад, который спрятали во время войны почти 1 000 лет назад