Egy új tanulmány az „időutazó kórokozók” veszélyeire figyelmeztet

Iratkozzon fel a CNN Wonder Theory tudományos hírlevelére. Fedezze fel az univerzumot elképesztő felfedezésekről, tudományos eredményekről és egyebekről szóló hírek segítségével.

CNN
–

Az éghajlat felmelegedésével a tudósok felvetették, hogy a sarkvidéki örökfagy olvadása során felszabaduló „időutazó kórokozók” veszélyt jelenthetnek a modern ökoszisztémákra.

örök fagy Ez egy szilárd fagyott földréteg, amely talajból, homokból és belsejében sziklából áll magas szélességi körökben Ilyen például Grönland, Alaszka, Szibéria, a Tibeti-fennsík és Kanada északi része. Új kutatások szerint ez a jégréteg csapdába ejti a hosszú ideig szunnyadó mikrobákat, de egy felmelegedő bolygó megfelelő feltételeket teremthet ezeknek a kórokozóknak a múltból való visszatéréséhez.

A lehetséges környezeti hatások jobb megértése érdekében egy nemzetközi kutatócsoport numerikusan modellezte egy ősi vírus és a modern baktériumok közötti kölcsönhatásokat a Nature folyóiratban július 27-én megjelent tanulmányban. PLOS számítási biológia.

A kutatócsoport több tízezer iteráción keresztül követte nyomon, hogy a vírus hogyan befolyásolja a fajok sokféleségét a baktériumközösségben. Az ősi vírusok körülbelül 1%-a okoz jelentős zavarokat a digitális ökoszisztémákban. A kórokozó vagy akár 12%-kal növelte a diverzitást, vagy fordítva, 32%-kal csökkentette a fajdiverzitást. A vírusos betolakodók nemcsak túlélték, hanem idővel fejlődtek is, kiegyensúlyozva a rendszert.

A kutatók az Avida nevű szoftvert használták annak szimulálására, hogy a kórokozók sikeresen behatolnak-e egy ökoszisztémába. Egy kétdimenziós hálózatban a bakteriális szervezetek kölcsönhatásba léptek környezetükkel, hogy versengjenek az energiáért és a térért. Azok a versenyzők, akik megtalálták a rést, szaporodhatnak és túlélhetik a versenyeket.

Ennek során enyhe szaporodási hibák történtek, amelyek genetikai diverzitást hoztak létre, Ami további bonyolultsághoz vezetett környezeti rendszer. Amikor a vírus bekerült ebbe a környezetbe, mint minden más parazita, csak a megfelelő baktériumgazdaszervezetek kiszűrésével tudott energiát nyerni. A házigazdák ezután nem tudták megkapni a túléléshez vagy szaporodáshoz szükséges energiát, és ezt követően meghaltak.

Ez azt jelenti, hogy az emberek és más élőlények közel harmadát fenyegeti az a veszély, hogy hamarosan meghal egy felébredt vírusos betegség miatt? Nem. Giovanni Strona vezető szerző és Cory Bradshaw társszerzője szerint az eredmények újabb aggodalomra adnak okot az egyre melegedő éghajlat kockázataihoz.

Az elmúlt két évtizedben több kutatást fordítottak a következmények megértésére olvadó örökfagy A sarkvidéki régiókban, mint például az A 2022. januári NASA tanulmány amely a hirtelen olvadási események során felszabaduló szén-dioxid-kibocsátás hatásait és Jean-Michel Clavery évtizedes vizsgálatát a permafrostban rekedt fertőző kórokozókra vizsgálta.

Claverie, az Aix-Marseille Egyetem Orvostudományi Karán az orvostudomány és genomika emeritus professzora 2014-ben és 2015-ben újjáélesztette az általa „zombinak” nevezett vírusokat a permafrostból, és csapatával öt új ősi víruscsaládról számolt be, amelyek képesek megfertőzni amőbákat. februárban, amint arról a CNN korábban beszámolt. A Clavery által vezetett kutatás kimutatta, hogy az ősi mikrobák annak ellenére is fertőzőképesek maradhatnak, hogy több tízezer évig szunnyadnak.

Claverie munkájából ezt a feltételezést felhasználva Bradshaw, az ausztrál Flinders Egyetem Globális Környezetvédelmi Laboratóriumának igazgatója és Strona, az Európai Bizottság Közös Kutatóközpontjának vezető kutatója szimulációt tervezett, hogy meghatározza, milyen következményekkel járhatnak ezek a kórokozók.

És bár a nagyobb zavart okozó kórokozók 1%-a kevésnek tűnik, évente 4 sextillió sejt kerül ki a permafrosztból, mondta Bradshaw. Ez sokkal több, mint A csillagok száma a galaxisban.

„4 szextillióból egy százalék olyan szám, amelyet a legtöbb ember el sem tud képzelni. Sok-sok esély van rá, hogy ez megtörténjen. Ritka a lehetőség egy vírus esetében, de sok lehetséges vírus létezik” – mondta a CNN-nek. telefonos interjú.

Bradshaw a permafrost vírusokat bármely más invazív fajhoz hasonlítja. A való világban a legtöbb invázió kudarcot vall, amit a tanulmány tükröz. Azt mondta, hogy azért vannak még problémáink az invazív fajokkal, mert olyan sok betelepítés van az ökoszisztémába.

Olvass tovább: Invazív fajok a világ minden tájáról képeken

Strona elmondta, hogy a tanulmány sikeres inváziós eseményei során a fajdiverzitás 32%-os csökkenése nem jelenti azt, hogy a vírus megölte a digitális ökoszisztéma összes baktériumának egyharmadát. Ehelyett ez azt jelenti, hogy az egész ökoszisztéma 32%-kal csökkent a baktériumok sokféleségében.

Amikor a vírusok megfertőzik a baktériumokat és elpusztítják gazdáikat, az ökoszisztémára gyakorolt ​​hatások katasztrofálisak. Az egykor egyensúlyban lévő erőforrások már nem állnak rendelkezésre, mondta Bradshaw, így a fennmaradó fajok fegyverkezési versenyre kényszerültek a túlélésért. Ragadozók és zsákmány Küzdöttek az erőforrások felhasználásáért amelyek megmaradtak, ami kiegyensúlyozatlan rendszert eredményezett. Ha kevesebb ragadozó fogyasztotta el a zsákmányt, a zsákmány gyarapodott, benépesült, majd több erőforrást használt fel. Aztán a túltermelés csökkentette a zsákmányszámot a természetes selejtezési folyamat során. Ha több ragadozó lenne, sokkal több zsákmányt fogyasztanának el a túléléshez, ami ugyanarra az eredményre vezet.

A kutatók azt találták, hogy a vírus behurcolása volt az egyetlen oka a fajdiverzitás ilyen nagy ingadozásának.

A modern élőlényeknek, köztük az embernek is kevés, ha egyáltalán van természetes védekező mechanizmusa az ősi kórokozókkal szemben. A kutatócsoport, Strona és Bradshaw szerint a tanulmány inkább cselekvésre való felhívás, semmint valódi figyelmeztetés.

„Most nem kell riadót fújnunk” – mondta Dr. Kimberly Miner, a NASA kaliforniai pasadenai Jet Propulsion Laboratory éghajlatkutatója. Azt mondta, úgy véli, hogy az éghajlati válsággal kapcsolatban sokkal sürgetőbb aggodalmak merülnek fel, amelyek jobban ellenőrizhetők, például a szén légkörbe való kibocsátásának lassítása.

A tanulmány egy nagyszerű első lépés az ismeretlen változatok kockázatának azonosításában – mondta Miner, aki nem vett részt ebben a kutatásban. De továbbra is „nagyon valószínűtlen” a fertőzés lehetősége ezektől a feltörekvő kórokozóktól.

A Föld örökfagyát tartalmazó területek ritkán lakottak. Ha az ősi kórokozóknak valahogy sikerülne kiszabadulniuk, nehezen találnának fertőző embereket. Ezenkívül a permafrost fokozatosan felolvad az év során, szezononként körülbelül 3 centiméteres sebességgel, és a 4-sextillió sejt nagy része a fokozatos olvadás során szabadul fel, mondta Miner.

Kifejtette, hogy az Északi-sarkvidéken a permafrost hirtelen olvadása, amely néha a lehető leggyorsabban, néhány napig megtörténik, „a legnagyobb gondunk az olyan organizmusok felszabadítása tekintetében, amelyekről nem tudunk”.

A globális átlaghőmérséklet emelkedésével ezek a hirtelen olvadások egyre gyakoribbak lesznek. A júliusi rekordmagasság után a drónfelvételek megörökítették Szibéria legnagyobb kráterét, amelyet örök fagy borít el, ahogy a jég olvad a föld alatt.

Strona és Bradshaw rámutat arra, hogy további kutatásokra van szükség ahhoz, hogy eredményeiket kiterjesszék az emberekre vagy állatokra. A kutatók azt mondták, hogy az volt a szándékuk, hogy keretet biztosítsanak egy letűnt korszakból származó biológiai betolakodók kockázatának felméréséhez.

A tanulmány szerzői szerint ezekben az esetekben az egyetlen megelőző intézkedés – legyen szó a tengerszint emelkedéséről, halálos hőségről vagy új kórokozókról – a globális felmelegedést előidéző ​​és a sarkvidéki ökoszisztémák védelmét szolgáló szén-dioxid-kibocsátás lassítása vagy megállítása. Szerintük e nélkül a környezeti lépcsőzetes feldolgozás nem lenne sci-fi.