Koko planeettamme historian aikana ihmiset ovat olleet rinnakkain bakteerien ja virusten kanssa. Etsimme tapoja vastustaa kupla- ja isorokkoa, ja vasteena he etsivät tapoja tartuttaa meitä. Olemme käyttäneet antibiootteja melkein vuosisadan siitä lähtien, kun Alexander Fleming löysi penisilliinin. Vasteena bakteerit ovat kehittäneet antibioottiresistenssin. Taistelu ei ole loppua. Vietämme niin paljon aikaa taudinaiheuttajien kanssa, että vuorotellen kompastelemme toisiamme. Mitä tapahtuu kuitenkin, jos kohtaamme yhtäkkiä tappavia bakteereja ja viruksia, joita ei ole havaittu tuhansien vuosien aikana tai joita ei ole koskaan nähty?
Ehkä saamme pian selville. Ilmastomuutos johtaa tuhansien vuosien ajan jäätyneiden ikirouden maaperän sulamiseen. Maaperän sulaessa syntyy muinaisia viruksia ja bakteereja, jotka elävät ja palaavat elämään.
Elokuussa 2016 Siperian tundran syrjäisessä nurkassa Jamalin niemimaalla kuoli 12-vuotias poika ja ainakin kaksikymmentä ihmistä sairaalahoidossa pernaruton tarttumisen jälkeen.
On ehdotettu, että yli 75 vuotta sitten pernaruttoon tartunut hirvi kuoli ja sen jäätynyt luuranko oli loukussa jäätyneen maakerroksen alla, ikiroudan alla. Hän pysyi siellä kesällä 2016, jolloin ikirouta sulasi voimakkaan kuumuuden takia. Siten hän vapautti hirvieläimen ruumiin ja pernaruton tartunnan lähimpiin vesiin ja maaperään ja sitten ravintoloihin. Ihmiset ovat uhattuna.
Pelottava on, että tämä ei välttämättä ole yksittäinen tapaus.
Maa lämpenee ja sulaa enemmän ikiroutaa. Normaaliolosuhteissa ikiroudan pintakerrokset, noin 50 senttimetriä syvät, sulavat joka kesä. Mutta ilmaston lämpeneminen paljastaa vähitellen vanhat ikiroutakerrokset.
Mainosvideo:
Jäädytetty monivuotinen maaperä on ihanteellinen paikka bakteereille pysyä hengissä pitkiä aikoja, ehkä miljoonia vuosia. Tämä tarkoittaa, että jään sulaminen voi potentiaalisesti avata Pandoran laatikon sairauksia.
Napapiirin lämpötilat nousevat nopeasti, noin kolme kertaa nopeammin kuin muu maailma. Myös muita tartuntaa aiheuttajia voi esiintyä.
"Imaikuukausi on erinomainen bakteerien ja virusten säilyttäjä, koska se on kylmä, pimeä ja ilman happea", sanoo evoluutiobiologi Jean-Michel Claverie Aix-Marseillen yliopistosta Ranskasta. "Patogeenisiä viruksia, jotka voivat tartuttaa eläimiä ja kasveja, on voitu varastoida vanhoihin ikirohtaisiin maakerroksiin, mukaan lukien ne, jotka ovat aikaisemmin aiheuttaneet maailmanlaajuisia epidemioita."
Pelkästään 1900-luvun alkupuolella pernarutosta kuoli yli miljoona poroa. Pohjoisessa ei ole helppoa kaivaa syviä hautoja, joten suurin osa näistä ruhoista haudattiin lähellä pintaa, 7000 hajallaan olevaan hautaan Pohjois-Venäjällä.
Mitä muuta voisi piilottaa jäätyneen maaperän alla?
Ihmisiä ja eläimiä on haudattu ikirohaan satojen vuosien ajan, joten on mahdollista, että myös muita tartunta-aineita esiintyy. Esimerkiksi tutkijat ovat löytäneet fragmentteja Espanjan influenssaviruksen RNA: sta ruumiista, jotka on haudattu massiivisesti Alaskan tundraan. Isorokko ja kuplarutto haudataan myös Siperiaan. Vuonna 2011 tehdyssä tutkimuksessa Boris Revich ja Marina Podolnaya kirjoittivat: "Imakuukauden sulamisen seurauksena 18–19-luvun tappavien infektioiden levittäjät voivat palata, etenkin hautausmaiden lähellä, joihin näiden tartuntojen uhrit haudattiin."
1890-luvulla Siperiassa tapahtui vakava isorokkoepidemia. Yksi kaupunki menetti jopa 40% väestöstä. Ruumiit haudattiin ikivanhan ylemmän kerroksen alle Kolyma-joen rannoille. 120 vuoden kuluttua Kolyma-joen tulvat alkoivat tuhota pankkeja, ja ikikaudan sulaminen kiihdytti tätä eroosioprosessia.
Novosibirskin valtion virologian ja bioteknologian tutkimuskeskuksen tutkijat tutkivat 1990-luvulla alkaneessa projektissa kivikauden ihmisen jäännöksiä, jotka löydettiin Etelä-Siperiasta, Altai-alueelta. He tutkivat myös näytteitä ihmisten ruumiista, jotka kuolivat virusiepidemioiden aikana 1800-luvulla ja haudattiin ikirohaan Venäjälle.
Tutkijat sanovat löytäneensä ruumiita, joissa on isorokkojen jälkeisiä haavaumia. Vaikka he eivät löytäneet isorokkovirusta itse, he löysivät DNA-fragmentteja.
Tietenkään, tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun jäässä jäätyneet bakteerit ovat heränneet uudestaan.
Vuonna 2005 tehdyssä tutkimuksessa NASA: n tutkijat elvyttivät onnistuneesti Alaskan jäätyneessä lampissa vangittuja bakteereja 32 000 vuoden ajan. Carnobacterium pleistocenum -niminen mikrobi on jäätynyt pleistoseenin jälkeen, jolloin viltaiset mammutit vielä vaelsivat maata. Heti kun jää sulai, he alkoivat uida uudestaan kuin mitään ei olisi tapahtunut.
Kaksi vuotta myöhemmin tutkijat pystyivät elvyttämään kahdeksan miljoonan vuoden ikäisen bakteerin, joka oli nukkunut jäässä jäätikön alla Beaconin ja Mullinsin laaksoissa Antarktissa. Samassa tutkimuksessa bakteerit otettiin talteen yli 100 000 vuotta vanhasta jäästä.
Kaikki bakteerit eivät kuitenkaan voi palata elämään jäädytettyään ikiroutaa. Pernaruttobakteerit voivat tehdä tämän, koska ne muodostavat erittäin kestäviä itiöitä, jotka voivat elää pakastettuna hyvin pitkään.
Muita bakteereja, jotka voivat muodostaa itiöitä ja siten selviytyä ikiroudassa, ovat tetanus ja Clostridium botulinum, joka vastaa botulismista, harvinaisesta sairaudesta, joka voi aiheuttaa halvauksen ja kuoleman. Jotkut sienet voivat myös selviytyä ikirohasta pitkään.
Jotkut virukset voivat myös elää pitkään.
Vuonna 2014 tehdyssä tutkimuksessa Claverin johtamat tutkijat elvyttivät kaksi virusta, jotka olivat loukussa Siperian ikiroudassa 30 000 vuoden ajan. Niitä kutsutaan nimellä Pithovirus sibericum ja Mollivirus sibericum. Niitä pidetään "jättiläisviruksina", koska toisin kuin useimmat virukset, ne ovat niin suuria, että ne voidaan nähdä normaalissa mikroskoopissa. Ne löydettiin 30 metrin syvyydestä rannikon tundrasta.
Viruksista tuli tarttuvia heti herätyksen jälkeen. Meille onneksi nämä tietyt virukset tartuttavat vain yksisoluisia ameroita. Tutkimukset kuitenkin viittaavat siihen, että myös muut virukset, jotka voivat tartuttaa ihmisiä, voivat myös syntyä uudelleen.
Lisäksi ilmaston lämpenemisen ei tarvitse sulata ikiroutaa uhan muodostamiseksi. Kun arktinen merijää sulaa, Siperian pohjoisrannikolle on helpompi päästä meritse. On selvää, että sen teollisesta kehityksestä on tulossa kannattavampaa, mukaan lukien kullan ja mineraalien louhinta, öljykaivojen poraus ja maakaasun louhinta.
"Tällä hetkellä nämä alueet ovat tyhjiä, eikä kukaan kosketa ikirohan syviä kerroksia", Claverie sanoo. "Mutta nämä muinaiset kerrokset voidaan saada kaivamisen ja porauksen aikana. Jos siellä elää edelleen elinkelpoisia virioneita, se on katastrofi."
Jättiläiset virukset voivat olla todennäköisimpiä syyllisiä viruksen puhkeamisessa.
"Useimmat virukset inaktivoituvat nopeasti isäntäsolujen ulkopuolella valon, kuivumisen tai spontaanin biokemiallisen hajoamisen takia", Claverie sanoo. Esimerkiksi, jos heidän DNA: nsa on vaurioitunut eikä sitä voida korjata, virukset lakkaavat tarttuvan. Kuitenkin tunnetuista viruksista jättiläisvirukset ovat yleensä erittäin kovia ja pysyviä."
Claverie sanoo, että viruksia voi esiintyä varhaisimmilla ihmisillä, jotka asuvat arktisella alueella. Saatamme jopa nähdä pitkään kuolleiden hominidilajien viruksia, kuten neandertalaiset ja Denisovanit, jotka asettuivat Siperiaan ja olivat alttiina erilaisille virustaudeille. Venäjältä löydettiin 30–40 000 vuotta vanhoja neandertaalisten jäänteitä. Ihmisväestöt ovat asuneet siellä, ovat olleet sairaita ja kuolleet tuhansia vuosia.
"Mahdollisuus, että voisimme saada viruksen kauan sukupuuttoon sukupuuttoon sammuvalta neandertallasta, viittaa siihen, että ajatus siitä, että virus voidaan" hävittää "planeetalta, on väärä ja antaa meille väärän turvallisuuskäsityksen. Siksi rokotustarvikkeita tulisi pitää joka tapauksessa."
Vuodesta 2014 Claverie on analysoinut ikiroudan DNA-pitoisuutta etsiessä viruksia ja bakteereita, jotka voivat infektoida ihmisiä. Hän löysi monia bakteereja, jotka voivat olla vaarallisia ihmisille. Bakteereissa on DNA, joka koodaa virulenssitekijöitä: molekyylit, joita patogeeniset bakteerit ja virukset tuottavat, lisäävät niiden kykyä tartuttaa isäntä.
Claverien joukkue löysi myös useita DNA-sekvenssejä, jotka näyttävät olevan peräisin viruksista, mukaan lukien herpes. Mutta isorokosta ei ole vielä löydetty jälkiä. Ilmeisistä syistä he eivät yrittäneet elvyttää mitään taudinaiheuttajia.
Voi hyvinkin olla, että taudinaiheuttajat, joista ihmiset ovat jo käyneet tottumattomina, voivat ilmetä muissa paikoissa, ei pelkästään jään tai ikiroudan kautta.
Helmikuussa 2017 NASA: n tutkijat kertoivat löytäneensä 10-50 000 vuotta vanhoja mikrobeja kideistä meksikolaisessa kaivoksessa. Nämä bakteerit sijaitsivat kiteiden luolassa, osassa kaivosta Naizassa Pohjois-Meksikossa. Luola sisältää monia maitomaisia valkoisia kiteitä mineraaliseleniitistä, joka on muodostunut satojen tuhansien vuosien aikana.
Bakteerit loukkuun jäivät pieniin nestemäisiin kidetaskuihin, mutta heti kun ne otettiin pois, ne elpyivät ja alkoivat lisääntyä. Nämä mikrobit ovat geneettisesti ainutlaatuisia ja saattavat hyvinkin olla uusia lajeja, mutta tutkijat eivät ole vielä julkaisseet työtään.
Jopa vanhempia bakteereja löytyi Lechugilla-luolasta New Mexico, 300 metriä maan alle. Nämä mikrobit eivät ole nähneet pintaa yli 4 miljoonaa vuotta. Luola ei ole koskaan nähnyt auringonvaloa ja se on ollut eristetty 10 000 vuotta pintavesistä.
Tästä huolimatta bakteerit osoittautui jotenkin vastustuskykyisiksi 18 antibioottityypille, mukaan lukien lääkkeet, joita pidettiin "viimeisenä esteenä" taistelujen torjunnassa. Joulukuussa 2016 julkaistussa tutkimuksessa tutkijat havaitsivat, että Paenibacillus sp. LC231 olivat resistenttejä 70%: lle antibiootteja.
Koska bakteerit olivat kokonaan eristetty luolasta neljän miljoonan vuoden ajan, ne eivät olleet kosketuksissa ihmisiin tai antibiootteihin, joita käytämme infektioiden hoitoon. Osoittautuu, että niiden resistenssi antibiooteille näytti jotenkin eri tavalla.
Tutkijoiden mielestä bakteerit, jotka eivät vahingoita ihmisiä, kehittävät luonnollisen antibioottiresistenssin. Toisin sanoen tämä hyvin antibioottiresistenssi on ollut olemassa miljoonia tai jopa miljardeja vuosia.
Ilmeisesti tällainen antibioottiresistenssi ei voinut kehittyä klinikalla antibioottien käytön aikana.
Syynä tähän on se, että monentyyppiset sienet ja jopa muut bakteerit tuottavat luonnollisesti antibiootteja saadakseen kilpailuetua muiden mikrobien kanssa. Näin Fleming löysi ensin penisilliiniä: Petri-maljassa olevat bakteerit kuolivat saastuttuaan antibiootteja tuottavilla muodoilla.
Luolissa, joissa ruokaa on niukasti, organismien on oltava armottomia, jos ne haluavat selviytyä. Paenibacilluksen kaltaisten bakteerien on täytynyt joutua kehittämään antibioottiresistenssiä kilpailevien organismien kuoleman välttämiseksi.
Tämä selittää, miksi bakteerit ovat resistenttejä vain luonnollisille antibiooteille, jotka ovat peräisin bakteereista ja sienistä, ja ne muodostavat noin 99,9% kaikista käyttämistämme antibiooteista. Bakteerit eivät ole koskaan tavanneet keinotekoisia antibiootteja, joten heillä ei ole vastustuskykyä niille.
"Meidän ja muiden työ osoittaa, että antibioottiresistenssi ei ole mitään uutta", sanoi tutkimuksen vetänyt mikrobiologi Hazel Barton Ohion Akronin yliopistosta.”Organismejamme on eristetty pintalajeista 4–7 miljoonan vuoden ajan, mutta niiden kimmoisuus on geneettisesti identtinen pintalajien kanssa. Tämä tarkoittaa, että nämä geenit ovat ainakin yhtä vanhoja eikä niitä esiinny, koska ihmiset alkoivat käyttää antibioottihoitoa."
Vaikka Paenibacillis ei ole haitallinen ihmisille, se voi teoriassa siirtää sen antibioottiresistenssin muihin taudinaiheuttajiin. Mutta koska se on eristetty alle 400 metrin kallion, tämä vaikuttaa epätodennäköiseltä.
Siitä huolimatta luonnollinen antibioottiresistenssi antibiooteille on luultavasti niin laajalle levinnyt, että monilla sulavan ikiroutaa aiheuttavilla bakteereilla saattaa olla jo se. Tämän tueksi vuonna 2011 tehdyssä tutkimuksessa tutkijat uuttivat bakteereista DNA: ta, joka löydettiin Beringinmerellä 30 000 vuotta vanhasta ikiroutaa. He löysivät geenit, jotka koodaavat vastustuskykyä beetalaktaami-, tetrasykliini- ja glykopeptidiantibioottimeille.
Onko se huolestumisen arvoinen?
Uskotaan, että patogeenisten mikrobien esiintymisen riski ikirohasta on luonnostaan tiedostamatonta, joten ei tarvitse huolehtia. Sen sijaan meidän on keskityttävä ilmastomuutoksen selkeämpiin uhkiin. Esimerkiksi maan lämpenemisen seurauksena pohjoiset maat saattavat olla alttiimpia”eteläisten” tautien, kuten malarian, koleran ja dengue-taudinpurkauksille, koska niiden taudinaiheuttajat viihtyvät lämmössä.
On myös mielipide, että meidän ei pidä sivuuttaa riskejä, kun emme pysty mittaamaan niitä.
"On olemassa nolla mahdollisuus, että patogeeniset mikrobit voivat ilmaantua uudelleen ja tartuttaa meidät", Claverie sanoo.”Kuinka todennäköistä tämä on, ei vielä tiedä, mutta se on todennäköistä. Ehkä nämä bakteerit voidaan parantaa antibiooteilla, resistentteillä bakteereilla, viruksella. Jos taudinaiheuttaja ei ole ollut kosketuksissa ihmisiin pitkään aikaan, immuunijärjestelmä ei ole valmis. Joten on vaara."
ILYA KHEL