Yeni çalışma, ‘zamanda yolculuk yapan patojenlerin’ tehlikeleri konusunda uyarıyor

CNN’in Wonder Theory bilim bültenine kaydolun. Şaşırtıcı keşifler, bilimsel gelişmeler ve daha fazlasıyla ilgili haberlerle evreni keşfedin.

CNN
–

İklim ısındıkça, bilim adamları Kuzey Kutbu permafrostunun çözülmesiyle salınan “zamanda yolculuk yapan patojenlerin” modern ekosistemler için bir tehdit oluşturabileceğini öne sürdüler.

permafrost İçinde toprak, kum ve kayadan oluşan katı bir donmuş zemin tabakasıdır. Yüksek enlemler veya yükseklikler Grönland, Alaska, Sibirya, Tibet Platosu ve kuzey Kanada gibi. Yeni araştırmalar, bu buz tabakasının uzun süre uykuda kalan mikropları hapsettiğini, ancak ısınan bir gezegenin bu patojenlerin geçmişten geri dönmesi için doğru koşulları yaratabileceğini ortaya koyuyor.

Potansiyel çevresel etkileri daha iyi anlamak için uluslararası bir araştırma ekibi, Nature dergisinde 27 Temmuz’da yayınlanan bir çalışmada eski bir virüs ile modern bakteri arasındaki etkileşimleri sayısal olarak modelledi. PLOS Hesaplamalı Biyoloji.

Çalışma ekibi, on binlerce yineleme yoluyla virüsün bakteri topluluğundaki tür çeşitliliğini nasıl etkilediğini izledi. Eski virüslerin yaklaşık %1’i dijital ekosistemlerde büyük bozulmalara neden olur. Patojen ya çeşitliliği %12’ye kadar artırdı ya da tersine tür çeşitliliğini %32 azalttı. Viral istilacılar hayatta kalmakla kalmadılar, zamanla evrim geçirerek sistemin dengesini bozdular.

Araştırmacılar, patojenlerin bir ekosisteme başarıyla girip girmeyeceğini simüle etmek için Avida adlı yazılımı kullandılar. İki boyutlu bir ağda, bakteri organizmaları enerji ve uzay için rekabet etmek üzere çevreleriyle etkileşime girdi. Nişlerini bulan yarışmacılar, turnuvalarda üreyebilir ve hayatta kalabilir.

Bunu yaparken, genetik çeşitliliği yaratan üremede küçük hatalar vardı, Bu da daha fazla karmaşıklığa yol açtı çevre sistemi. Virüs bu ortama girdiğinde, diğer parazitler gibi, ancak uygun bakteri konakçılarını filtreleyerek enerji elde edebildi. Ev sahipleri daha sonra hayatta kalmak veya üremek için ihtiyaç duydukları enerjiyi alamadılar ve ardından öldüler.

Bu, insanların ve diğer organizmaların yaklaşık üçte birinin uyanmış bir viral hastalıktan yakında ölme riski altında olduğu anlamına mı geliyor? Hayır. Ancak baş yazar Giovanni Strona ve ortak yazar Cory Bradshaw, bulguların sürekli ısınan bir iklimin risklerine başka bir endişe katmanı eklediğini söyledi.

Son yirmi yılda, sonuçları anlamak için daha fazla araştırma yapılmıştır. permafrostun çözülmesi A gibi kutup bölgelerinde Ocak 2022 NASA çalışması ani erime olayları sırasında karbon salımının etkilerini ve Jean-Michel Clavery’nin donmuş toprakta hapsolmuş bulaşıcı patojenlere on yıllık bakışını araştıran.

Aix-Marseille Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde fahri tıp ve genom bilimi profesörü olan Claverie, 2014 ve 2015 yıllarında donmuş topraktan “zombi” virüsler olarak adlandırdığı şeyi yeniden canlandırdı ve o ve ekibi, amipleri enfekte edebilen beş yeni eski virüs ailesini bildirdi. bir çalışma Şubat ayında, daha önce CNN tarafından bildirildiği gibi. Clavery’nin liderliğindeki araştırma, eski mikropların on binlerce yıldır uykuda olmalarına rağmen bulaşıcı kalabildiklerini gösterdi.

Avustralya’daki Flinders Üniversitesi Küresel Çevre Laboratuvarı yöneticisi Bradshaw ve Avrupa Komisyonu Ortak Araştırma Merkezi’nde kıdemli araştırmacı olan Strona, Claverie’nin çalışmasından elde edilen bu varsayımı kullanarak, bu patojenlerin sahip olabileceği sonuçları belirlemek için bir simülasyon tasarladılar.

Bradshaw, büyük bir rahatsızlığa neden olan patojenlerin %1’inin düşük görünmesine rağmen, her yıl 4 sekstilyon hücrenin permafrosttan kaçtığını söyledi. Bu çok daha fazlası Galaksideki yıldız sayısı.

CNN’e verdiği demeçte, “4 sekstilyonda yüzde bir, çoğu insanın hayal bile edemeyeceği bir sayı. Bunun gerçekleşmesi için pek çok şans var. Bir virüs için olasılık nadirdir, ancak birçok olası virüs vardır.” bir telefon görüşmesi.

Bradshaw, permafrost virüslerini diğer istilacı türlere benzetiyor. Çalışmanın yansıttığı gibi, gerçek dünyada çoğu istila başarısız oluyor. İstilacı türlerle hâlâ sorun yaşamamızın nedeninin ekosisteme çok fazla giriş olması olduğunu söyledi.

Devamını oku: Resimlerle dünyadaki istilacı türler

Strona, çalışmanın başarılı istila olayları sırasında tür çeşitliliğinde ortaya çıkan %32’lik kaybın, virüsün dijital ekosistemdeki tüm bakterilerin üçte birini öldürdüğü anlamına gelmediğini söyledi. Bunun yerine, tüm ekosistemin bakteri çeşitliliğinde %32’lik bir kayıp yaşadığı anlamına gelir.

Virüsler bakterileri enfekte edip konakçılarını öldürdüğünde, ekosistem üzerindeki etkileri felakettir. Bradshaw, bir zamanlar dengede olan kaynakların artık mevcut olmadığını, bu nedenle geri kalan türlerin hayatta kalmak için bir silahlanma yarışına zorlandığını söyledi. Avcılar ve av Kaynakların kullanımı için savaştılar geriye kalanlar, dengesiz bir sistemle sonuçlandı. Avı tüketen daha az yırtıcı olsaydı, av gelişir, çoğalır ve ardından daha fazla kaynak tüketirdi. Daha sonra aşırı üretim, doğal itlaf sürecindeki av sayısını azalttı. Daha fazla avcı olsaydı, sürdürülebilir bir şekilde hayatta kalabilmek için çok fazla av tüketirlerdi ve bu da aynı sonuca yol açardı.

Araştırmacılar, tür çeşitliliğindeki bu büyük dalgalanmanın tek nedeninin virüsün girişi olduğunu buldular.

İnsanlar da dahil olmak üzere modern organizmalar, eski patojenlere karşı çok az doğal savunma mekanizmasına sahiptir. Araştırma ekibi için Strona ve Bradshaw, çalışmanın gerçek bir uyarıdan çok bir eylem çağrısı olduğunu söyledi.

NASA’nın Pasadena, California’daki Jet Tahrik Laboratuvarı’nda iklim bilimcisi olan Dr. Kimberly Miner, “Şu anda alarm vermemize gerek yok,” dedi. Karbonun atmosfere salınmasını yavaşlatmak gibi, iklim kriziyle ilgili daha kontrol edilebilir olabilecek daha acil endişeler olduğuna inandığını söyledi.

Bu araştırmaya dahil olmayan Miner, çalışmanın bu bilinmeyen varyantlardan kaynaklanan riski belirlemede büyük bir ilk adım olduğunu söyledi. Ancak ortaya çıkan bu patojenlerden enfeksiyon kapma olasılığı “son derece düşük” olmaya devam ediyor.

Dünyanın permafrostunu içeren alanlar seyrek nüfusludur. Antik patojenler bir şekilde kaçmayı başarsalardı, bulaştıracak insan bulmakta zorlanırlar. Ayrıca, permafrost yıl boyunca kademeli olarak mevsim başına yaklaşık 1,2 inç (3 santimetre) oranında çözülür ve Miner, bu kademeli çözülme sırasında 4 sekstilyon hücrenin çoğunun salındığını söyledi.

Kuzey Kutbu’ndaki permafrostun ani erimesinin, bazen birkaç gün boyunca olabildiğince hızlı bir şekilde gerçekleşmesinin, “bilmediğimiz organizmaların salınması açısından en büyük endişemiz” olduğunu açıkladı.

Küresel ortalama sıcaklık arttıkça, bu ani erimeler daha yaygın hale gelecek. Temmuz ayındaki rekor yüksek sıcaklıkların ardından, drone görüntüleri Sibirya’nın en büyük buzlu kraterinin yer altında karlar erirken batışını yakaladı.

Strona ve Bradshaw, bulgularının etkilerini insanlara veya hayvanlara genişletmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğuna dikkat çekiyor. Araştırmacılar, niyetlerinin geçmiş bir çağdan kalma biyolojik istilacıların risklerini değerlendirmek için bir çerçeve sağlamak olduğunu söylediler.

Çalışma yazarları, tüm bu durumlarda, tek önleyici tedbirin – ister deniz seviyesinin yükselmesi, ister ölümcül ısı veya ortaya çıkan patojenler olsun – küresel ısınmayı tetikleyen karbon emisyonlarını yavaşlatmak veya durdurmak ve Arktik ekosistemlerini korumak olduğunu söyledi. Bunu yapmadan, çevresel kademeli bilim kurgu olmayacağını söylediler.