На Земле замороженные среды, такие как вечная мерзлота и ледники, известны своей способностью сохранять предметы, поскольку они слишком холодны для обычного разложения . Это делает их ценным источником археологических артефактов и доисторических окаменелостей , но это также означает, что существуют определенные риски, когда древнее органическое вещество наконец подвергается оттаиванию. Наиболее изученным риском является риск разложения такого органического вещества с выделением значительного количества углекислого газа и метана , что, таким образом, служит заметным сигналом изменения климата . Тем не менее, некоторые ученые также выразили обеспокоенность по поводу возможности того, что некоторые метаболически спящие бактерии и простейшие , а также всегда метаболически неактивные вирусы могут как пережить оттепель, так и либо напрямую угрожать человеку , либо повлиять на некоторые виды животных или растений , важные для человека. благополучие.
По состоянию на 2023 год был зарегистрирован как минимум один рецидив сибирской язвы — возбудителя, давно известного своей способностью зимовать в почве. Также было несколько случаев, когда действительно новые микроорганизмы , обнаруженные в замороженной среде, были успешно возрождены исследователями или обнаружены живыми в недавно оттаявшей среде. До сих пор большинство из них поражают только амеб , и ни один из них, как известно, не представляет опасности для людей или сельскохозяйственных культур . Из уже изученных патогенов по крайней мере одна вспышка сибирской язвы была связана с оттаиванием зараженной падали десятилетиями ; однако образцы возбудителей гриппа и оспы не смогли пережить оттепель даже в лабораторных условиях. Некоторые исследователи также выразили тревогу по поводу возможности горизонтального переноса генов между древними и современными бактериями и риска, который может усугубить проблему устойчивости к антибиотикам . В то же время другие ученые считают эти опасения преувеличенными и утверждают, что древние микроорганизмы вряд ли смогут изменить ситуацию сегодня.
Йохан Халтин в течение 20-го века предпринял несколько попыток культивировать вирус гриппа 1918 года, который он нашел в замороженных трупах жертв пандемии в миссии Бревиг на Аляске . Все попытки потерпели неудачу, что позволило предположить, что вирус гриппа не способен пережить оттепель после заморозки. В 1990-е годы другие ученые пытались возродить бактерии, вызывающие пневмонию , и вирус оспы , но все эти попытки также оказались безуспешными. [2]
Группа исследователей смогла извлечь потенциально жизнеспособные микроскопические грибы , а также РНК вируса томатной мозаики из кернов льда Гренландии возрастом до 140 000 лет. [3] [4]
Было подсчитано, что от 10 17 до 10 21 микроорганизмов, начиная от грибов и бактерий и заканчивая вирусами , уже выбрасываются каждый год из-за таяния льда, часто прямо в океан . По мнению исследователей, стоящих за этой оценкой, только вирусы с высокой численностью, способностью переноситься сквозь лед и способностью возобновлять циклы заболеваний после оттепели могут вызывать какое-либо беспокойство.
В частности, предполагалось, что калицивирусы рода Vesivirus с наибольшей вероятностью распространяются из древних льдов из-за их высокой численности и использования океанских животных в качестве хозяев, где миграционный характер многих видов рыб и птиц потенциально может обеспечить высокую скорость передачи. Калицивирусы плохо адаптированы к человеку, и единственные известные случаи заражения произошли у морских биологов , которые тесно работали с зараженными тюленями . Однако энтеровирусы (группа, в которую входят полиовирусы , эховирусы и вирусы Коксаки ) и даже грипп А также считались менее вероятными, но все же вероятными кандидатами. [5]
В 1960-х годах Инженерный корпус армии США выкопал туннель Фокса на Аляске , чтобы обеспечить хороший испытательный полигон для лучшего понимания вечной мерзлоты перед строительством Трансаляскинской трубопроводной системы . К 2005 году ученые, вновь посетив этот туннель, обнаружили замороженные клетки карнобактерии плейстоцениум , возраст которых оценивается в 32 000 лет. Таяние льда вернуло их к жизни, что привело к первому задокументированному случаю, когда организм «возвращался к жизни» из древнего льда. [6] Ни одна из бактерий рода Carnobacterium не является патогенной для человека, хотя известно, что некоторые из них портят охлажденные пищевые продукты, а один вид может вызывать заболевания у рыб. [7]
Статья двух российских ученых в журнале Global Health Action , издаваемом Университетом Умео в Швеции , предупреждает о риске того, что старые могильники крупного рогатого скота , погибшего от сибирской язвы в начале прошлого века, могут оттаять и привести к повторному заражению. появление жизнеспособного возбудителя. Авторы отмечают, что в то время на Севере России насчитывалось около 13 885 скотомогильников , значительная часть из которых не отвечала санитарным нормам, а на некоторых отсутствовали карты и другие записи. [8]
Совершенно неизвестный растительный вирус был возрожден из замороженных отложений фекалий карибу , возраст которых составлял всего 700 лет. Его первооткрыватели назвали его «вирусом, связанным с фекалиями древнего карибу» (aCFV). Ученые также внедрили этот вирус в ткани Nicotiana benthamiana , распространенного модельного вида патогенов растений. aCFV успешно размножился, но не смог вызвать ничего, кроме бессимптомной инфекции. По мнению исследователей, это либо предполагает большую генетическую дистанцию между первоначальными видами-хозяевами aCFV и более современными растениями, либо то, что N. benthamiana была просто неоптимальным хозяином для этого вида. [9]
Также в 2014 году в вечной мерзлоте Сибири были обнаружены два гигантских вида вируса возрастом около 30 000 лет , Pithovirus sibericum [10] и Mollivirus sibericum [11] , которые сохранили свою инфекционность. Как и другие гигантские вирусы с большими геномами , они больше по размеру, чем большинство бактерий, и не представляют опасности для человека, поскольку заражают другие микроорганизмы, такие как Acanthamoeba , род амеб. [11]
Вспышка сибирской язвы произошла на полуострове Ямал на севере России . Считалось, что это связано с трупом инфицированного северного оленя , который умер 75 лет назад, но оттаял после сильной жары . Заразилось более 2000 оленей, и болезнь распространилась на людей, в результате чего десятки человек были госпитализированы и погиб ребенок, прежде чем вспышка была локализована. [12]
Та же группа французских исследователей, которая стояла за возрождением двух гигантских вирусов в 2014 году, также сумела возродить еще 8 древних видов вирусов, заражающих амебу. Четыре из этих видов принадлежали к семействам пандоравирусов , цедравирусов (иногда классифицируемых как подгруппа питовирусов), мегавирусов и пакманвирусов (часть Asfarviridae ), которые ранее не возрождались из вечной мерзлоты. Кроме того, еще пять видов из этих семейств были обнаружены в уже оттаявшей вечной мерзлоте, возраст которых определить невозможно. Самым старым возрожденным вирусом был едома Пандоравируса возрастом 48 500 лет . [13] [14]
Ученые расходятся во мнениях относительно того, могут ли возрожденные микроорганизмы из вечной мерзлоты представлять значительную угрозу для человека. Жан-Мишель Клавери, который возглавлял наиболее успешные попытки возродить такие «вирусы-зомби», считает, что угроза для общественного здравоохранения , исходящая от них, недооценена, и что, хотя его исследования были сосредоточены на вирусах, заражающих амебы, это решение было частично мотивировано желание избежать распространения вируса , а также удобство, и «можно разумно сделать вывод», что другие виды вирусов также останутся заразными. [13] [14] Другой профессор, Биргитта Эвенгард, утверждала, что оттаивание вечной мерзлоты в конечном итоге обнажит микроорганизмы, старше человеческого вида, и к которым не будет ранее существовавшего иммунитета. В том же интервью Клавери даже предположил, что древние микроорганизмы могли быть причиной или способствовать вымиранию неандертальцев и мамонтов и что они все еще могут сохраняться в вечной мерзлоте. [15] С другой стороны, вирусолог из Университета Британской Колумбии Кертис Саттл утверждает, что «люди уже вдыхают тысячи вирусов каждый день и глотают миллиарды всякий раз, когда плавают в море». По его мнению, вероятность того, что замороженный вирус размножится, а затем будет циркулировать в достаточной степени, чтобы угрожать людям, «доводит научную рациональность до предела». [16]
В то время как некоторые указывают на вспышку на полуострове Ямал в 2016 году как на пример опасностей, связанных с оттепелью, [12] другие утверждают, что сибирская язва не является патогеном, который может заразно распространяться между людьми, и что она известна своей способностью оставаться в дремлющем состоянии в организме человека. почву со времен Средневековья , не требуя для этого холода. [2] Некоторые ученые утверждают, что неспособность Халтина оживить размороженный вирус гриппа, а также неспособность других исследователей оживить бактерии, вызывающие пневмонию , или вирусы оспы показывают, что патогены, адаптированные к теплокровным хозяевам, не могут выжить в замороженном состоянии в течение длительного периода времени. время. [2] [17] Однако многие вирусы, заражающие амебу, возрожденные в ходе исследования Клавери в 2023 году, были взяты из места возрастом около 27 000 лет с «большим количеством шерсти мамонта », и был обнаружен один вид, Pacmanvirus lupus . в кишечнике такого же старого трупа сибирского волка . [13]
Существует определенное мнение, что возрожденные бактерии будут менее опасны, чем возрожденные вирусы, поскольку на них все равно будут воздействовать антибиотики широкого спектра действия и не потребуются совершенно новые методы лечения. [13] Однако они также не будут полностью уязвимы из-за открытия древних генов устойчивости к антибиотикам в образцах вечной мерзлоты. К антибиотикам, к которым бактерии вечной мерзлоты проявляют хотя бы некоторую устойчивость, относятся хлорамфеникол , стрептомицин , канамицин , гентамицин , тетрациклин , спектиномицин и неомицин . [18] Некоторые ученые считают горизонтальный перенос генов новых последовательностей устойчивости к антибиотикам из безвредных древних бактерий в современные патогены гораздо более реальной угрозой, чем возрождение древнего патогена. [19] В то же время другие исследования показывают, что уровень резистентности древних бактерий к современным антибиотикам остается ниже, чем у современных бактерий из активного (талого) слоя над ними, [1] предполагая, что этот риск «не превышает» в любой другой почве. [17]
Согласно интервью 2023 года с Марион Купманс , главой Нидерландской универсальной обсерватории по новым инфекционным заболеваниям (VEO), меры предосторожности, принимаемые исследователями, изучающими потенциально опасные участки в Гренландии, включают в себя отказ от начала новых раскопок, а только анализ мест, которые уже собирались провести. быть изучены археологами , носящими защитное снаряжение в полевых условиях и работающими в лаборатории в соответствии с высокими стандартами BSL . Если будет обнаружено место, содержащее потенциально опасный микроорганизм, они имеют право рекомендовать Наалаккерсуисут закрыть доступ в этот район. [20]