Компютърна симулация показва, че освобождаването на само 1% от пасивните патогени може да причини големи екологични щети и широко разпространяваща се загуба на организми гостоприемници по целия свят.

Но колко пресилено е това? Възможно ли е патогени, които някога са били често срещани на Земята – но замразени от хилядолетия в ледници, ледени шапки и вечна замръзналост (или пермафрост) – да се появят от топящия се лед, за да опустошат съвременните екосистеми?

Потенциалът всъщност е съвсем реален. Очакват ни опасности

През 2003 г. бактерии бяха съживени от проби, взети от дъното на ледено ядро, пробито в ледена шапка на Цинхайско-тибетското плато. Ледът на тази дълбочина е на повече от 750 000 години. През 2014 г. гигантски вирус „зомби“ Pithovirus sibericum бе съживен от 30 000-годишна сибирска вечна замръзналост.

Bacillus anthracis е почвена бактерия, която причинява антракс. Кредит: William A. Clark/USCDCP

А през 2016 г. огнище на антракс (заболяване, причинено от бактерията Bacillus anthracis) в Западен Сибир се приписва на бързото размразяване на спорите на B. anthracis във вечната замръзналост. Той убива хиляди северни елени и засяга десетки хора. Съвсем наскоро учените откриват забележителна генетична съвместимост между вируси, изолирани от езерни утайки във високите части на Арктика, и потенциални живи гостоприемници.

Климатът на Земята се затопля с впечатляваща скорост и до четири пъти по-бързо в по-студените региони като Арктика. Прогнозите показват, че можем да очакваме четири секстилиона (4 000 000 000 000 000 000 000) микроорганизми да бъдат освободени от топенето на лед всяка година. Това е почти същото като изчисления брой звезди във Вселената.

Повторната поява на тези патогени представлява нарастваща заплаха както за глобалната околна среда, така и за самото човечество.

Топенето на ледници и пермафроста потенциално рискува да съживи много видове пасивни патогени. Въпреки това потенциалните щети, които тези микроби могат да нанесат на съвременните екосистеми, е трудно за прогнозиране.

Разтопената вода издълбава ледник в Хималаите на Индия. Кредит: Sharada Prasad

Ново проучване оценява екологичните рискове

Революционно глобално проучване, проведено от д-р Джовани Строна (Giovanni Strona) от Съвместния изследователски център на Европейската комисия и Кори Брадшоу (Corey Bradshaw), професор по глобална екология от Университета Флиндърс в Австралия, оценяват екологичните рискове. Проучването, публикувано в списанието с отворен достъп PLOS Computational Biology, се опитва да определи количествено заплахите, породени от освобождаването на тези древни, непредвидими микроби.

Изследователите са създали симулирани експерименти, при които дигитални патогени от миналото нахлуват в общности от бактериални гостоприемници. Те сравняват ефектите на тези нахлуващи патогени върху разнообразието от бактерии гостоприемници срещу общности, където не е имало инвазии.

Констатации: оцеляване и въздействие на патогените

Забележително е, че изследователите откриват, че в техните симулации древните нахлуващи патогени често оцеляват и се развиват в съвременния свят. Около 3% от тези патогени дори са станали доминиращи в новата им среда.

Приблизително 1% от тези нашественици демонстрират непредвидими резултати. Някои причиняват измирането на до една трета от видовете гостоприемници, докато други увеличават разнообразието си с до 12% в сравнение със симулации, при които не е позволено изпускане на патогени.

Въпреки че рисковете, породени от този 1% освободени патогени, може да изглеждат незначителни, като се има предвид огромният брой древни микроби, редовно освобождавани в съвременната среда, тези огнища представляват значителна опасност, според изследователите.

Необходимостта от готовност

 „Научният дебат по темата е доминиран от спекулации, поради трудностите при събирането на данни или проектирането на експерименти за разработване и тестване на хипотези. За първи път предоставяме обширен анализ на риска, който представляват за съвременните екологични общности тези „пътуващи във времето“ патогени чрез усъвършенствани компютърни симулации“, коментира д-р Джовани Строна, водещ автор на изследването.

„Открихме, че нахлуващите патогени често могат да оцелеят, да се развиват и в няколко случая да станат изключително устойчиви и доминиращи в общността, причинявайки или значителни загуби, или промени в броя на живите видове. Следователно нашите открития предполагат, че непредсказуемите заплахи, които досега са били ограничени до научната фантастика, биха могли в действителност да представляват сериозен риск като мощни двигатели на екологични увреждания.

Професорът от университета Флиндърс Кори Брадшоу заявява, че новите открития показват, че рискът от нахлуване на неизвестни патогени „черен лебед“, които могат да причинят необратими щети, не е за пренебрегване.

„От тази гледна точка нашите резултати са обезпокоителни, защото сочат действителен риск, произтичащ от редките събития, при които патогени, които в момента са хванати във вечната замръзналост и леда, предизвикват сериозни екологични въздействия."

„Като общество ние трябва да разберем потенциалния риск, породен от тези древни микроби, за да можем да се подготвим за всякакви непредвидени последици от тяхното освобождаване в съвременния свят. Резултатите ни казват, че рискът вече не е просто фантазия, срещу която не трябва да сме готови да се защитим.“

Справка: “Time-travelling pathogens and their risk to ecological communities” by Giovanni Strona, Corey J. A. Bradshaw, Pedro Cardoso, Nicholas J. Gotelli, Frédéric Guillaume, Federica Manca, Ville Mustonen and Luis Zaman, 27 July 2023, PLOS Computational Biology. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1011268

Източник:

Permafrost Pandora’s Box: Unleashing “Time-Traveling” Pathogens From the Icy Past, Flinders University

Ancient Pathogens Released From Melting Ice Could Wreak Havoc On The World – New Analysis Reveals,  The Conversation

Още по темата

14/07/2023

Животът

Скритите закони на живота: Тайните правила на еволюцията и как работят те

24/11/2022

Животът

Съживен е най-стария вирус досега - 48 500-годишен "мегавирус" - от древната сибирска вечна замръзналост

22/06/2022

Медицина

В Русия е регистриран случай на инфекция с антракс

11/03/2022

Земята

Размразяването на пермафроста може да извлече микроби, парникови газове и химикали в околната среда