Νέα μελέτη προειδοποιεί για τους κινδύνους των «παθογόνων που ταξιδεύουν στο χρόνο»

Εγγραφείτε στο επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο του CNN στο Wonder Theory. Εξερευνήστε το σύμπαν με νέα για εκπληκτικές ανακαλύψεις, επιστημονικές προόδους και πολλά άλλα.

CNN
–

Καθώς το κλίμα θερμαίνεται, οι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι τα «παθογόνα που ταξιδεύουν στο χρόνο» που απελευθερώνονται από την απόψυξη του μόνιμου παγετού της Αρκτικής μπορεί να αποτελούν απειλή για τα σύγχρονα οικοσυστήματα.

μόνιμος παγετός Είναι ένα συμπαγές στρώμα παγωμένου εδάφους από χώμα, άμμο και βράχο στο εσωτερικό του Μεγάλα γεωγραφικά πλάτη ή υψόμετρα Όπως η Γροιλανδία, η Αλάσκα, η Σιβηρία, το Θιβετιανό Οροπέδιο και ο βόρειος Καναδάς. Νέα έρευνα διαπιστώνει ότι αυτό το φύλλο πάγου παγιδεύει μικρόβια που παραμένουν αδρανείς για μεγάλες χρονικές περιόδους, αλλά ένας πλανήτης που θερμαίνεται θα μπορούσε να δημιουργήσει τις κατάλληλες συνθήκες για αυτά τα παθογόνα να επιστρέψουν από το παρελθόν.

Για να κατανοήσουν καλύτερα τις πιθανές περιβαλλοντικές επιρροές, μια διεθνής ομάδα ερευνητών μοντελοποίησε αριθμητικά τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ ενός αρχαίου ιού και των σύγχρονων βακτηρίων σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 27 Ιουλίου στο περιοδικό Nature. PLOS Υπολογιστική Βιολογία.

Μέσα από δεκάδες χιλιάδες επαναλήψεις, η ομάδα μελέτης παρακολούθησε πώς ο ιός επηρέασε την ποικιλότητα των ειδών στη βακτηριακή κοινότητα. Περίπου το 1% των αρχαίων ιών προκαλούν μεγάλες διαταραχές στα ψηφιακά οικοσυστήματα. Το παθογόνο είτε αύξησε την ποικιλότητα έως και 12% είτε, αντίθετα, μείωσε την ποικιλότητα των ειδών κατά 32%. Οι εισβολείς του ιού όχι μόνο επέζησαν, αλλά εξελίχθηκαν με την πάροδο του χρόνου, αποδυναμώνοντας την ισορροπία του συστήματος.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν λογισμικό που ονομάζεται Avida για να προσομοιώσουν εάν τα παθογόνα θα διείσδυαν με επιτυχία σε ένα οικοσύστημα. Σε ένα δισδιάστατο δίκτυο, βακτηριακοί οργανισμοί αλληλεπιδρούσαν με το περιβάλλον τους για να ανταγωνιστούν για ενέργεια και χώρο. Οι αγωνιζόμενοι που έχουν βρει τη θέση τους μπορούν να αναπαραχθούν και να επιβιώσουν μέσα από τα τουρνουά.

Με αυτόν τον τρόπο, υπήρξαν ελαφρά λάθη στην αναπαραγωγή που δημιούργησαν γενετική ποικιλότητα, Κάτι που οδήγησε σε μεγαλύτερη πολυπλοκότητα περιβαλλοντικό σύστημα. Όταν ο ιός εισήλθε σε αυτό το περιβάλλον, όπως και κάθε άλλο παράσιτο, μπόρεσε να αποκτήσει ενέργεια μόνο φιλτράροντας τους κατάλληλους βακτηριακούς ξενιστές. Οι οικοδεσπότες τότε δεν μπόρεσαν να λάβουν την ενέργεια που χρειάζονταν για να επιβιώσουν ή να αναπαραχθούν και στη συνέχεια πέθαναν.

Σημαίνει αυτό ότι σχεδόν το ένα τρίτο των ανθρώπων και άλλων οργανισμών κινδυνεύουν να πεθάνουν σύντομα από μια αφυπνισμένη ιογενή ασθένεια; Όχι. Αλλά ο κύριος συγγραφέας Giovanni Strona και ο συν-συγγραφέας Cory Bradshaw είπαν ότι τα ευρήματα προσθέτουν άλλο ένα στρώμα ανησυχίας στους κινδύνους ενός ολοένα θερμαινόμενου κλίματος.

Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, περισσότερη έρευνα έχει αφιερωθεί στην κατανόηση των συνεπειών απόψυξη του μόνιμου παγώματος Σε αρκτικές περιοχές, όπως το Α Ιανουάριος 2022 Μελέτη της NASA που ερεύνησε τις επιπτώσεις της απελευθέρωσης άνθρακα κατά τη διάρκεια ξαφνικών γεγονότων απόψυξης και τη δεκαετή ματιά του Jean-Michel Clavery σε μολυσματικά παθογόνα παγιδευμένα στο μόνιμο πάγο.

Ο Claverie, ομότιμος καθηγητής ιατρικής και γονιδιωματικής στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Aix-Marseille, αναβίωσε τους ιούς “ζόμπι” από το μόνιμο πάγο το 2014 και το 2015 και αυτός και η ομάδα του ανέφεραν πέντε νέες οικογένειες αρχαίων ιών ικανών να μολύνουν αμοιβάδες σε μια μελέτη.Τον Φεβρουάριο, όπως είχε αναφέρει προηγουμένως το CNN. Η έρευνα με επικεφαλής τον Clavery έδειξε ότι τα αρχαία μικρόβια μπορούν να παραμείνουν μολυσματικά παρά το γεγονός ότι είναι αδρανείς για δεκάδες χιλιάδες χρόνια.

Χρησιμοποιώντας αυτή την υπόθεση από την εργασία του Claverie, ο Bradshaw, διευθυντής του Εργαστηρίου Παγκόσμιου Περιβάλλοντος στο Πανεπιστήμιο Flinders στην Αυστραλία και ο Strona, ανώτερος ερευνητής στο Κοινό Κέντρο Ερευνών της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, σχεδίασαν μια προσομοίωση για να προσδιορίσουν τις συνέπειες που θα μπορούσαν να έχουν αυτά τα παθογόνα.

Και ενώ το 1% των παθογόνων που προκαλούν μια σημαντική διαταραχή φαίνεται χαμηλό, 4 εκατομμύρια κύτταρα διαφεύγουν από τον μόνιμο παγετό κάθε χρόνο, είπε ο Bradshaw. Αυτό είναι πολύ περισσότερο από Ο αριθμός των αστεριών στον γαλαξία.

“Ένα τοις εκατό στα 4 εξάξιο είναι ένας αριθμός που οι περισσότεροι άνθρωποι δεν μπορούν καν να συλλάβουν. Υπάρχουν πολλές, πολλές πιθανότητες να συμβεί αυτό. Η πιθανότητα είναι σπάνια για έναν ιό, αλλά υπάρχουν πολλοί πιθανοί ιοί”, είπε στο CNN. τηλεφωνική συνέντευξη.

Ο Bradshaw παρομοιάζει τους ιούς του permafrost με οποιοδήποτε άλλο χωροκατακτητικό είδος. Στον πραγματικό κόσμο, οι περισσότερες εισβολές αποτυγχάνουν, κάτι που αντανακλούσε η μελέτη. Είπε ότι ο λόγος που εξακολουθούμε να έχουμε προβλήματα με χωροκατακτητικά είδη είναι επειδή υπάρχουν τόσες πολλές εισαγωγές στο οικοσύστημα.

Διαβάστε περισσότερα: Χωροκατακτητικά είδη σε όλο τον κόσμο σε φωτογραφίες

Ο Στρόνα είπε ότι κατά τη διάρκεια των επιτυχημένων γεγονότων εισβολής της μελέτης, η προκύπτουσα απώλεια στην ποικιλότητα των ειδών κατά 32% δεν σημαίνει ότι ο ιός σκότωσε το ένα τρίτο όλων των βακτηρίων στο ψηφιακό οικοσύστημα. Αντίθετα, σημαίνει ότι ολόκληρο το οικοσύστημα παρουσίασε απώλεια βακτηριακής ποικιλότητας 32%.

Όταν οι ιοί μολύνουν βακτήρια και σκοτώνουν τους ξενιστές τους, οι επιπτώσεις στο οικοσύστημα είναι καταστροφικές. Οι πόροι που κάποτε υπήρχαν σε ισορροπία δεν ήταν πλέον διαθέσιμοι, είπε ο Bradshaw, έτσι τα υπόλοιπα είδη αναγκάστηκαν σε έναν αγώνα εξοπλισμών για να επιβιώσουν. Αρπακτικά και θήραμα Αγωνίστηκαν για τη χρήση των πόρων που είχαν περισσέψει, με αποτέλεσμα ένα μη ισορροπημένο σύστημα. Εάν υπήρχαν λιγότερα αρπακτικά που κατανάλωναν το θήραμα, το θήραμα ευδοκιμούσε, κατοικούσε και στη συνέχεια εξαντλούσε περισσότερους πόρους. Στη συνέχεια, η υπερπαραγωγή μείωσε τον αριθμό των θηραμάτων στη φυσική διαδικασία σφαγής. Αν υπήρχαν περισσότερα αρπακτικά, θα κατανάλωναν πάρα πολύ θήραμα για να επιβιώσουν βιώσιμα, κάτι που οδηγεί στο ίδιο αποτέλεσμα.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η εισαγωγή του ιού ήταν η μόνη αιτία αυτής της μεγάλης διακύμανσης στην ποικιλότητα των ειδών.

Οι σύγχρονοι οργανισμοί, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, έχουν ελάχιστους, αν όχι καθόλου, φυσικούς αμυντικούς μηχανισμούς για τα αρχαία παθογόνα. Για την ερευνητική ομάδα, είπαν οι Strona και Bradshaw, η μελέτη είναι περισσότερο ένα κάλεσμα για δράση παρά μια πραγματική προειδοποίηση.

«Δεν χρειάζεται να χτυπήσουμε τον κώδωνα του κινδύνου αυτή τη στιγμή», είπε ο Δρ Κίμπερλι Μάινερ, επιστήμονας του κλίματος στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA στην Πασαντένα της Καλιφόρνια. Είπε ότι πιστεύει ότι υπάρχουν πιο πιεστικές ανησυχίες για την κλιματική κρίση που θα μπορούσαν να είναι πιο ελεγχόμενες, όπως η επιβράδυνση της απελευθέρωσης άνθρακα στην ατμόσφαιρα.

Η μελέτη είναι ένα εξαιρετικό πρώτο βήμα για τον εντοπισμό του κινδύνου από αυτές τις άγνωστες παραλλαγές, είπε ο Miner, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτήν την έρευνα. Όμως η πιθανότητα μόλυνσης από αυτά τα αναδυόμενα παθογόνα παραμένει «πολύ απίθανη».

Οι περιοχές που περιέχουν το μόνιμο πάγο της Γης είναι αραιοκατοικημένες. Εάν τα αρχαία παθογόνα κατάφερναν με κάποιο τρόπο να ξεφύγουν, θα δυσκολεύονταν να βρουν ανθρώπους να μολύνουν. Επιπλέον, το μόνιμο πάγο ξεπαγώνει σταδιακά καθ ‘όλη τη διάρκεια του έτους με ρυθμό περίπου 1,2 ίντσες (3 εκατοστά) ανά εποχή, και τα περισσότερα από τα 4-sextillion κύτταρα απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια αυτής της σταδιακής απόψυξης, είπε ο Miner.

Εξήγησε ότι η ξαφνική απόψυξη του μόνιμου παγετού στην Αρκτική, που μερικές φορές συμβαίνει όσο το δυνατόν γρηγορότερα για λίγες μέρες, είναι «η μεγαλύτερη ανησυχία μας όσον αφορά την απελευθέρωση οργανισμών που δεν γνωρίζουμε».

Καθώς η παγκόσμια μέση θερμοκρασία αυξάνεται, αυτές οι ξαφνικές καταρρεύσεις θα γίνονται πιο συχνές. Μετά από υψηλές θερμοκρασίες ρεκόρ τον Ιούλιο, πλάνα από drone κατέγραψε τον μεγαλύτερο κρατήρα της Σιβηρίας που βυθίζεται στον μόνιμο παγετό καθώς ο πάγος ξεπαγώνει κάτω από τη γη.

Οι Strona και Bradshaw επισημαίνουν ότι χρειάζεται περισσότερη έρευνα για να επεκταθούν οι επιπτώσεις των ευρημάτων τους σε ανθρώπους ή ζώα. Οι ερευνητές είπαν ότι πρόθεσή τους ήταν να παράσχουν ένα πλαίσιο για την αξιολόγηση των κινδύνων των βιολογικών εισβολέων από μια περασμένη εποχή.

Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, είπαν οι συγγραφείς της μελέτης, το μόνο προληπτικό μέτρο – είτε πρόκειται για άνοδο της στάθμης της θάλασσας, θανατηφόρα ζέστη ή αναδυόμενα παθογόνα – είναι να επιβραδύνει ή να σταματήσει τις εκπομπές άνθρακα που προκαλούν την υπερθέρμανση του πλανήτη και προστατεύουν τα οικοσυστήματα της Αρκτικής. Χωρίς να το κάνουν, είπαν, η περιβαλλοντική καταρράκτη δεν θα ήταν επιστημονική φαντασία.