Visā mūsu planētas vēsturē cilvēki līdzās pastāvēja ar baktērijām un vīrusiem. Mēs meklējām veidus, kā pretoties buboņu mēram un bakām, un atbildot viņi meklēja veidus, kā mūs inficēt. Mēs gandrīz gadsimtu lietojam antibiotikas, kopš Aleksandrs Flemings atklāja penicilīnu. Atbildot uz to, baktērijas ir izveidojušās rezistenci pret antibiotikām. Cīņai nav beigas. Mēs pavadām tik daudz laika ar patogēniem, ka mēs pārmaiņus paklupam viens otru. Tomēr, kas notiek, ja mēs pēkšņi sastopam nāvējošas baktērijas un vīrusus, kas nav sastopami tūkstošiem gadu vai nekad nav redzēti?
Varbūt drīz to uzzināsim. Klimata pārmaiņu dēļ tiek atkausētas mūžīgi sasalušās augsnes, kas ir aizsalušas tūkstošiem gadu, un augsnei atkusot, parādās senie vīrusi un baktērijas, kas atdzīvojas un atgriežas.
2016. gada augustā attālā Sibīrijas tundras stūrī, Jamalu pussalā, nomira 12 gadus vecs zēns un vismaz divdesmit cilvēki tika hospitalizēti pēc Sibīrijas mēra saslimšanas.
Ir ierosināts, ka pirms vairāk nekā 75 gadiem nomira briedis, kas inficēts ar Sibīrijas mēri, un tā sasalušais skelets tika ieslodzīts zem sasalušas augsnes slāņa, mūžīgā sasaluma laikā. Viņš tur uzturējās līdz 2016. gada vasarai, kad intensīvā karstuma dēļ mūžīgais sals atkusa. Tādējādi viņa izlaida brieža un Sibīrijas mēra infekcijas līķi tuvākajos ūdeņos un augsnē, pēc tam barības krājumos. Cilvēki ir apdraudēti.
Biedējoši ir tas, ka tas, iespējams, nav atsevišķs gadījums.
Zeme sasilst un atkausē vairāk mūžīgā sasaluma. Normālos apstākļos mūžīgā sasaluma virsmas slāņi, apmēram 50 centimetru dziļi, katru vasaru atkusīs. Bet globālā sasilšana pakāpeniski pakļauj vecos mūžīgā sasaluma slāņus.
Reklāmas video:
Saldēta daudzgadīga augsne ir ideāla vieta baktērijām, kas ilgstoši, iespējams, miljoniem gadu, paliek dzīvas. Tas nozīmē, ka ledus kušana, iespējams, varētu atvērt Pandoras slimību kasti.
Temperatūra polārajā lokā strauji paaugstinās, apmēram trīs reizes ātrāk nekā pārējā pasaulē. Var parādīties arī citi infekcijas izraisītāji.
“Mūžīgais sasalums ir lielisks baktēriju un vīrusu turētājs, jo tas ir auksts, tumšs un bez skābekļa,” saka evolūcijas biologs Žans Mišels Klēverijs no Aiks-Marseļas universitātes Francijā. "Patogēni vīrusi, kas var inficēt dzīvniekus un augus, iespējams, tika glabāti vecos mūžīgā sasaluma augsnes slāņos, ieskaitot tos, kas pagātnē izraisīja globālas epidēmijas."
Tikai 20. gadsimta sākumā no Sibīrijas mēra mira vairāk nekā miljons ziemeļbriežu. Ziemeļos nav viegli rakt dziļus kapus, tāpēc lielākā daļa šo liemeņu tika aprakti tuvu virsmai, 7000 izkaisītos kapos Krievijas ziemeļos.
Ko vēl varētu slēpt zem sasalušās augsnes?
Cilvēki un dzīvnieki mūžsenajā sals ir aprakti simtiem gadu, tāpēc iespējams, ka var parādīties arī citi infekcijas izraisītāji. Piemēram, zinātnieki ir atraduši Spānijas gripas vīrusa RNS fragmentus līķos, kas masveidā apbedīti Aļaskas tundrā. Bakas un buboņu mēris ir aprakti arī Sibīrijā. 2011. gada pētījumā Boriss Revičs un Marina Podolnaja rakstīja: "Mūžīgā sasaluma kausēšanas rezultātā 18. un 19. gadsimta nāvējošo infekciju pārnēsātāji var atgriezties, it īpaši kapsētu tuvumā, kur apbedīti šo infekciju upuri."
1890. gados Sibīrijā notika nopietna bakas epidēmija. Viena pilsēta zaudēja līdz 40% no tās iedzīvotājiem. Ķermeņi tika aprakti zem mūžīgā sasaluma augšējā slāņa Kolimas upes krastos. Pēc 120 gadiem Kolyma upes plūdi sāka iznīcināt krastus, un mūžīgā sasaluma kušana paātrināja šo erozijas procesu.
Projektā, kas sākās 1990. gados, Novosibirskas Valsts Viroloģijas un biotehnoloģijas zinātniskā centra zinātnieki izpētīja akmens laikmeta cilvēku mirstīgās atliekas, kas atrastas Sibīrijas dienvidos, Altaja apgabalā. Viņi pētīja arī cilvēku līķu paraugus, kuri gāja bojā vīrusu epidēmiju laikā 19. gadsimtā un tika aprakti mūžīgajā sasalumā Krievijā.
Zinātnieki saka, ka viņi ir atraduši ķermeņus ar čūlas, kas raksturīgi bakām. Lai arī viņi paši nav atraduši bakas vīrusu, viņi atrada DNS fragmentus.
Protams, šī nav pirmā reize, kad ledū sasalušās baktērijas atkal atdzīvojas.
2005. gada pētījumā NASA zinātnieki 32 000 gadu laikā veiksmīgi atdzīvināja baktērijas, kas ieslodzītas sasalušā dīķī Aļaskā. Mikrobs, ko sauc par Carnobacterium pleistocenum, ir sasalts kopš pleistocēna, kad Zemes klejojošie vilnas mamuti joprojām bija klīst. Tiklīdz ledus izkusis, viņi atkal sāka peldēt, it kā nekas nebūtu noticis.
Divus gadus vēlāk zinātnieki spēja atdzīvināt 8 miljonus gadu vecu baktēriju, kas gulēja ledū zem ledāja Bekonas un Mullins ielejās Antarktīdā. Tajā pašā pētījumā baktērijas tika atgūtas no ledus, kas bija vairāk nekā 100 000 gadu vecs.
Tomēr ne visas baktērijas var atgriezties dzīvē pēc sasaldēšanas mūžīgajās sals. Sibīrijas mēra baktērijas to var izdarīt, jo tās veido īpaši izturīgas sporas, kuras ļoti ilgi var dzīvot sasalušas.
Citas baktērijas, kas var veidot sporas un tādējādi izdzīvot mūžīgajā sasalumā, ir stingumkrampji un Clostridium botulinum, kas ir atbildīgs par botulismu - retu slimību, kas var izraisīt paralīzi un nāvi. Dažas sēnes ilgstoši var izdzīvot arī mūžzaļajās sēnēs.
Daži vīrusi var izdzīvot arī ilgu laiku.
2014. gada pētījumā Claveri vadīti zinātnieki atdzīvināja divus vīrusus, kas ieslodzīti Sibīrijas mūžīgajā sasalumā 30 000 gadu garumā. Pazīstami kā Pithovirus sibericum un Mollivirus sibericum, tie tiek uzskatīti par “milzu vīrusiem”, jo atšķirībā no vairuma vīrusu tie ir tik lieli, ka tos var redzēt normālā mikroskopā. Tie tika atrasti 30 metru dziļumā piekrastes tundrā.
Vīrusi kļuva infekciozi tūlīt pēc atmodas. Mums par laimi šie konkrētie vīrusi inficē tikai vienšūnas amoebas. Tomēr pētījumi liecina, ka citi vīrusi, kas var inficēt cilvēkus, var arī atdzimt.
Turklāt globālajai sasilšanai nav jāizkausē mūžīgais sasalums, lai radītu draudus. Kad Arktikas jūras ledus kūst, Sibīrijas ziemeļu krasti kļūst vieglāk sasniedzami pa jūru. Acīmredzot tās rūpniecības attīstība kļūst rentablāka, ieskaitot zelta un minerālu ieguvi, naftas urbumu urbšanu un dabasgāzes ieguvi.
“Pašlaik šie laukumi ir tukši, un neviens nepieskaras mūžīgā sasaluma dziļajiem slāņiem,” saka Klēverija. “Bet šos senos slāņus var iegūt rakšanas un urbšanas darbu laikā. Ja tur joprojām dzīvos dzīvotspējīgi virioni, tā būs katastrofa."
Milzu vīrusi, visticamāk, vainīgie vīrusu uzliesmojumā.
"Lielākā daļa vīrusu tiek ātri inaktivēti ārpus saimnieka šūnām gaismas, izžūšanas vai spontānas bioķīmiskas noārdīšanās dēļ," saka Klēverijs. “Piemēram, ja viņu DNS ir bojāts un to nevar salabot, vīrusi pārstāj būt infekciozi. Tomēr starp zināmajiem vīrusiem milzu vīrusi parasti ir ļoti izturīgi un noturīgi."
Klaverija saka, ka varētu parādīties vīrusi, sākot no cilvēkiem, kas dzīvo Arktikā. Mēs pat varētu redzēt sen izmirējušu hominīdu sugu vīrusus, piemēram, neandertāliešus un Denisovanus, kuri apmetās Sibīrijā un bija pakļauti dažādām vīrusu slimībām. Krievijā tika atrastas neandertāliešu mirstīgās atliekas 30–40 000 gadu vecumā. Cilvēku populācijas tur ir dzīvojušas, ir slimojušas un mirušas tūkstošiem gadu.
“Iespēja, ka mēs varētu noķert vīrusu no sen izmiruša neandertālieša, liek domāt, ka ideja, ka vīrusu var“izskaust”no planētas, ir nepareiza un rada mums nepatiesu drošības sajūtu. Tāpēc vakcīnas krājumi būtu jāuzglabā tikai katram gadījumam.”
Kopš 2014. gada Claverie analizē DNS saturu mūžīgajās sals, meklējot vīrusu un baktēriju ģenētisko parakstu, kas var inficēt cilvēkus. Viņš atrada daudzas baktērijas, kas var būt bīstamas cilvēkiem. Baktērijās ir DNS, kas kodē virulences faktorus: molekulas, kuras ražo patogēnās baktērijas un vīrusi, kas palielina viņu spēju inficēt saimnieku.
Klēverija komanda arī atklāja vairākas DNS sekvences, kuras, šķiet, nāk no vīrusiem, ieskaitot herpes. Bet vēl nav atrastas bakas pēdas. Acīmredzamu iemeslu dēļ viņi nemēģināja atdzīvināt nevienu no patogēniem.
Varētu būt, ka patogēni, no kuriem cilvēki jau ir pieraduši, var izpausties citās vietās, un ne tikai no ledus vai mūžīgā sasaluma.
2017. gada februārī NASA zinātnieki paziņoja, ka ir atraduši mikrobus 10-50 000 gadu vecumā kristālos Meksikas raktuvē. Šīs baktērijas atradās Kristālu alā, kas ir daļa no raktuves Naizā Meksikas ziemeļos. Alā ir daudz pienaini baltu minerālā selenīta kristālu, kas veidojušies simtiem tūkstošu gadu.
Baktērijas bija ieslodzītas mazās, šķidros kristālu kabatās, bet, tiklīdz tās tika izņemtas, tās atdzīvināja un sāka vairoties. Šie mikrobi ir ģenētiski unikāli un, iespējams, ir arī jaunas sugas, taču zinātnieki savu darbu vēl nav publicējuši.
Pat vecākas baktērijas tika atrastas Lechugilla alā Ņūmeksikā, 300 metrus zem zemes. Šie mikrobi nav redzējuši virsmu vairāk nekā 4 miljonus gadu. Ala nekad nav redzējusi saules gaismu un jau 10 000 gadu ir izolēta no virszemes ūdeņiem.
Neskatoties uz to, baktērijas kaut kā izrādījās izturīgas pret 18 antibiotiku veidiem, ieskaitot zāles, kuras cīņā pret infekcijām tika uzskatītas par “pēdējo šķērsli”. Pētījumā, kas publicēts 2016. gada decembrī, zinātnieki atklāja, ka baktērijas, kas pazīstamas kā Paenibacillus sp. LC231 bija izturīgas pret 70% antibiotiku.
Tā kā baktērijas alā bija pilnībā izolētas četrus miljonus gadu, tās nesaskārās ar cilvēkiem vai antibiotikām, kuras mēs izmantojam infekciju ārstēšanai. Izrādās, ka viņu izturība pret antibiotikām parādījās kaut kā savādāk.
Zinātnieki uzskata, ka baktērijas, kas nekaitē cilvēkiem, daudzu citu starpā, izstrādā dabisku rezistenci pret antibiotikām. Tas ir, šī ļoti izturīgā pret antibiotikām pastāv miljoniem vai pat miljardiem gadu.
Acīmredzot šāda rezistence pret antibiotikām antibiotiku lietošanas laikā klīnikā nevarēja izveidoties.
Iemesls tam ir tas, ka daudzu veidu sēnītes un pat citas baktērijas dabiski ražo antibiotikas, lai iegūtu konkurences priekšrocības salīdzinājumā ar citiem mikrobiem. Tādējādi Flemings vispirms atklāja penicilīnu: Petri traukā esošās baktērijas nomira pēc inficēšanās ar antibiotikām ražojošām veidnēm.
Alās, kur trūkst pārtikas, organismiem jābūt nesaudzīgiem, ja viņi vēlas izdzīvot. Iespējams, ka baktērijām, piemēram, Paenibacillus, bija jāizveido rezistence pret antibiotikām, lai izvairītos no konkurējošo organismu nāves.
Tas izskaidro, kāpēc baktērijas ir izturīgas tikai pret dabīgām antibiotikām, kuras nāk no baktērijām un sēnītēm, un tās veido apmēram 99,9% no visām mūsu izmantotajām antibiotikām. Baktērijas nekad nav saskārušās ar mākslīgām antibiotikām, tāpēc tām nav izturības pret tām.
“Mūsu un citu darbs parāda, ka rezistence pret antibiotikām nav nekas jauns,” sacīja mikrobiologs Hazels Bartons no Akronas Universitātes Ohaio štatā, kurš vadīja pētījumu. “Mūsu organismi no virszemes sugām ir izolēti 4–7 miljonus gadu, taču to izturība ir ģenētiski identiska tai, kas ir virszemes sugām. Tas nozīmē, ka šie gēni ir vismaz tikpat veci un neparādījās, jo cilvēki sāka lietot ārstēšanu ar antibiotikām."
Lai arī Paenibacillis nav kaitīgs cilvēkiem, teorētiski tas var pārnest savu rezistenci pret antibiotikām citiem patogēniem. Bet, tā kā tas ir izolēts zem 400 metru klints, tas šķiet maz ticams.
Neskatoties uz to, dabiskā izturība pret antibiotikām, iespējams, ir tik izplatīta, ka daudzām baktērijām, kas rodas no kūstošā mūžīgā sasaluma, jau ir. Lai to pamatotu, 2011. gada pētījumā zinātnieki ekstrahēja DNS no baktērijām, kuras tika atrastas 30 000 gadus vecā mūžīgā sasaluma vietā Beringa jūrā. Viņi atrada gēnus, kas kodē rezistenci pret beta-laktāma, tetraciklīna un glikopeptīdu antibiotikām.
Vai ir vērts uztraukties?
Tiek uzskatīts, ka patogēno mikrobu risks, kas rodas no mūžīgā sasaluma, būtībā nav zināms, tāpēc nav jāuztraucas. Tā vietā mums jākoncentrējas uz precīzākiem draudiem, ko rada klimata pārmaiņas. Piemēram, zemes sasilšanas gadījumā ziemeļu valstis var kļūt jutīgākas pret tādu “dienvidu” slimību uzliesmojumiem kā malārija, holēra un tropu drudzis, jo to patogēni plaukst siltumā.
Pastāv arī viedoklis, ka nav vērts ignorēt riskus, ja mēs tos nevaram aprēķināt.
“Pastāv iespēja, ka patogēni mikrobi var no jauna parādīties un mūs inficēt, ja nav nulles,” saka Klēverija. “Cik iespējams, tas vēl nav zināms, bet tas ir iespējams. Varbūt šīs baktērijas var izārstēt ar antibiotikām, rezistentām baktērijām, vīrusu. Ja patogēns ilgu laiku nav bijis kontaktā ar cilvēkiem, imūnsistēma nebūs gatava. Tātad pastāv briesmas."
ILYA KHEL