Древние патогены, пролежавшие в заточении сотни тысяч лет, начинают выходить из вечной мерзлоты по мере изменения климата, и около 1% из них могут представлять существенную опасность для современных экосистем, показало исследование.
«Это первая попытка количественного моделирования потенциального экологического эффекта от таких видов захватчиков, путешествующих во времени», — сказал Live Science Джованни Строна, профессор кафедры экологических данных Хельсинкского университета и соавтор исследования.
Вечная мерзлота представляет собой смесь почвы, гравия и песка, скрепленных льдом. Она находится на поверхности Земли или под ней в арктических регионах, включая части Аляски, Гренландии, России, Китая, Северной и Восточной Европы. При образовании вечной мерзлоты микробы, такие как бактерии и вирусы, могут оказаться в ловушке и сохраняться в подвешенном состоянии в течение тысяч и даже миллионов лет. Более теплые периоды могут запустить метаболические процессы, которые позволят этим спящим микробам активизироваться и размножаться.
В условиях глобального потепления некоторые из этих микробов, в том числе и те, которые способны вызывать заболевания, высвобождаются при оттаивании вечной мерзлоты. В 2016 году в Сибири произошла вспышка сибирской язвы, в результате которой погибли тысячи оленей и пострадали десятки людей, что ученые связывают с таянием вечной мерзлоты.
Эти патогены представляют потенциальную опасность, поскольку люди и другие живые организмы, живущие сегодня, не подвергались их воздействию так долго, а значит, современные экосистемы могут не иметь достаточной защиты от них.
«Если патогены долгое время жили рядом с бактериальными, человеческими или животными сообществами, то можно ожидать некоторой коэволюции между патогенами и местным сообществом, что снижает риск, который патогены представляют для экосистем», — говорит Строна. «Но когда у вас есть захватчик, путешествующий во времени, то, очевидно, появляются новые элементы риска».
Чтобы оценить, как вновь появившиеся патогены могут повлиять на современные экосистемы, Строна и его коллеги смоделировали в цифровом формате эволюцию вирусоподобных патогенов, способных заражать и вызывать заболевания у бактериоподобных хозяев.
В ходе моделирования цифровые микробы должны были конкурировать за ресурсы, имитируя то, что происходит в реальном мире. Некоторые вирусы заражали и убивали часть бактерий-хозяев, в то время как другие бактерии-хозяева вырабатывали иммунитет против эволюционирующих патогенов.
«Заразив» 5% современных бактериоподобных хозяев, эволюционировавших в более поздних поколениях, древними вирусоподобными патогенами из гораздо более ранних поколений, специалисты обнаружили, что 1% вирусных патогенов может существенно нарушить существование более недавно эволюционировавших бактериальных сообществ.
Некоторые из вирусных захватчиков привели к вымиранию 32% бактериоподобных видов, в то время как другие вызвали увеличение разнообразия бактериоподобных видов на 12%.
Группа исследователей назвала 1% патогенов «черными лебедями», что означает редкое и маловероятное, но имеющее огромные последствия событие. Они утверждают, что, хотя вероятность их появления и разрушительного действия невелика, их влияние будет катастрофическим, поэтому их следует учитывать в будущих климатических сценариях.
«Нам, как обществу, необходимо понимать потенциальную опасность, которую представляют эти древние микробы, чтобы подготовиться к любым нежелательным последствиям их появления в современном мире», — сказал в своем заявлении соавтор исследования Кори Брэдшоу (Corey Bradshaw) из австралийского Университета Флиндерса. «Полученные результаты говорят нам о том, что этот риск больше не является просто фантазией, от которой мы не должны быть готовы защититься».
По словам Строны, воздействие этих патогенов может распространиться даже на человеческую популяцию. Это может произойти при непосредственном контакте людей с патогенами из вечной мерзлоты или при заражении от животных, инфицированных древними патогенами, сказал он.
Однако он добавил, что данное исследование полностью основано на компьютерных симуляциях, моделирующих процесс заражения бактерий вирусами, поэтому необходимы дальнейшие исследования, чтобы уточнить реальные риски для животных и людей в реальном мире.
Результаты исследования опубликованы 27 июля в журнале PLOS Computational Biology.
Нет комментариев