Таяние арктической мерзлоты приводит к появлению "патогенов, путешествующих во времени": Угроза современным экосистемам

В связи с потеплением климата ученые все больше обеспокоены потенциальной опасностью, которую представляют собой "патогены-путешественники во времени", которые могут появиться в результате оттаивания арктической вечной мерзлоты. Вечная мерзлота - слой мерзлого грунта в высокоширотных и высокогорных районах, таких как Гренландия, Аляска, Сибирь, Тибетское нагорье и север Канады, - содержит спящие микробы, которые находились в ловушке в течение тысяч лет. Однако при повышении температуры эти патогенные микроорганизмы могут выйти из ледяного заточения и создать угрозу для современных экосистем. Исследование было опубликовано в журнале PLOS Computational Biology 

Чтобы лучше понять, какое влияние на экологию могут оказать эти древние вирусы, международная группа исследователей провела новаторское исследование. Исследование, опубликованное 27 июля в журнале PLOS Computational Biology, использовало цифровое моделирование для имитации взаимодействия древнего вируса и современных бактерий.

Используя программное обеспечение Avida, ученые создали двумерную сетку, в которой бактериальные организмы конкурировали за энергию и пространство. Исследовательская группа проследила, как вирус повлиял на видовое разнообразие бактериального сообщества в ходе десятков тысяч итераций. Шокирующим образом оказалось, что примерно 1% древних вирусов вызывал значительные нарушения в цифровых экосистемах. Эти патогены либо увеличивали видовое разнообразие на 12%, либо уменьшали его на 32%, выводя систему из равновесия.

Более того, исследование показало, что вирусные захватчики не только выживали, но и эволюционировали с течением времени в моделируемой среде. Эта эволюция еще больше нарушила экосистему, подчеркнув потенциальную опасность, которую представляют собой путешествующие во времени патогены.

Ведущий автор Джованни Строна и соавтор Кори Брэдшоу подчеркнули, что, хотя это не означает, что около трети людей и других живых организмов подвергаются непосредственной опасности погибнуть от вновь пробудившихся вирусных заболеваний, эти результаты добавляют еще один слой беспокойства к рискам, связанным с изменением климата.

Данное исследование опирается на результаты предыдущих исследований, проведенных за последние два десятилетия и посвященных последствиям таяния вечной мерзлоты в арктических регионах. Например, в исследовании NASA, проведенном в январе 2022 г., изучались эффекты высвобождения углерода при резком оттаивании, что пролило свет на потенциальные последствия таяния вечной мерзлоты. Кроме того, Жан-Мишель Клавери, почетный профессор медицины и геномики Медицинской школы Экс-Марсельского университета, уже более десяти лет изучает потенциально опасные патогены, запертые в вечной мерзлоте.

В 2014 и 2015 годах Клавери провел новаторскую работу по возрождению "зомби"-вирусов из вечной мерзлоты. В февральском исследовании Клавери и его сотрудники сообщили об открытии пяти новых семейств древних вирусов, способных заражать амеб, продемонстрировав, что эти древние микробы могут быть заразными, несмотря на то, что находятся в спящем состоянии в течение десятков тысяч лет.

Вдохновившись исследованиями Клавери, Брэдшоу и Строна разработали симуляцию для количественной оценки потенциальных последствий деятельности этих вновь пробудившихся патогенов. Результаты исследования подчеркивают необходимость дальнейших исследований и мониторинга для лучшего понимания и уменьшения рисков, связанных с таянием арктической вечной мерзлоты.

В условиях продолжающегося потепления климата Земли крайне важно, чтобы ученые и политики совместно решали проблемы, связанные с потенциальными угрозами, которые представляют собой эти перемещающиеся во времени патогены. Понимание экологических последствий и реализация мер по защите уязвимых экосистем позволят нам лучше сохранить биоразнообразие нашей планеты и обеспечить устойчивое будущее для всех.