Вчені змоделювали стародавні віруси, щоб побачити, який вплив вони матимуть на навколишнє середовище. Хоча у більшості з них було мало наслідків, 1% були здатні вбити своїх господарів і порушити екосистеми.
Стародавні патогени, які були заблоковані протягом сотень тисяч років, починають виходити з вічної мерзлоти у міру зміни клімату — і приблизно 1% з них може становити значний ризик для сучасних екосистем, показало дослідження.
«Це перша спроба спробувати з кількісної точки зору змоделювати потенційний екологічний вплив цих типів загарбників, які подорожують у часі», — сказав Джованні Строна, професор наук про екологічні дані в Університеті Гельсінкі та співавтор дослідження Жива наука.
Вічна мерзлота – це суміш ґрунту, гравію та піску, скріплених льодом. Він зустрічається на або під поверхнею Землі в регіонах Арктики, включаючи частини Аляски, Гренландії, росії, Китаю, Північної та Східної Європи. Коли утворюється вічна мерзлота, такі мікроби, як бактерії та віруси, можуть опинитися в ній і можуть виживати в стані призупиненої активності протягом тисяч або навіть мільйонів років. Тепліші періоди можуть запустити метаболічні процеси, які дозволять цим сплячим мікробам реактивуватися та розмножуватися.
На тлі глобального потепління деякі з цих мікробів, у тому числі ті, які потенційно можуть викликати захворювання, вивільняються під час танення вічної мерзлоти. Так у 2016 році танення вічної мерзлоти спричинило спалах сибірської виразки в Сибіру. Це вбило тисячі оленів. Постраждали десятки людей.
Патогени з вічної мерзлоти становлять потенційну небезпеку, оскільки люди та інші живі організми, що живуть сьогодні, не зазнавали їх впливу так довго, тобто сучасні екосистеми можуть мати слабкий захист від них.
«Якщо патогени живуть поряд із бактеріальними, людськими чи тваринними спільнотами протягом тривалого часу, можна очікувати певної спільної еволюції між патогенами та місцевою спільнотою, що зменшує ризик, який патогени становлять для екосистем», — сказав Строна. «Але коли у вас є загарбник, який подорожує в часі, ви явно маєте нові елементи ризику».
Щоб оцінити, як патогени, що знову з’являються, можуть вплинути на сучасні екосистеми, Строна та його команда цифровим способом змоделювали еволюцію вірусоподібних патогенів, здатних інфікувати та викликати захворювання у бактеріоподібних господарів.
У симуляції цифрові мікроби повинні були конкурувати за ресурси, імітуючи те, що відбувається в реальному світі. Деякі з вірусів інфікували та вбивали частину бактеріоподібних господарів, тоді як інші бактеріальні господарі виробили імунітет проти еволюціонуючих патогенів.
«Заразивши» 5% сучасних бактеріоподібних господарів — які еволюціонували в останніх поколіннях — стародавніми вірусоподібними патогенами з набагато більш ранніх поколінь, команда виявила, що 1% вірусних патогенів може суттєво порушити нові бактеріальні спільноти.
Деякі з вірусів спричинили вимирання 32% бактеріоподібних видів, тоді як інші призвели до збільшення різноманітності бактеріоподібних видів до 12%.
Команда назвала 1% патогенів «чорними лебедями» — маючи на увазі рідкісну та малоймовірну, але надзвичайно вражаючу подію. Вони стверджували, що хоча ймовірність їх появи та спричинення хаосу низька, їхній вплив буде катастрофічним, тому їх слід враховувати в майбутніх кліматичних сценаріях.
«Як суспільство, ми повинні розуміти потенційний ризик, який представляють ці стародавні мікроби, щоб ми могли підготуватися до будь-яких непередбачуваних наслідків їхнього виходу в сучасний світ», — сказав у заяві співавтор Корі Бредшоу з австралійського університету Фліндерс. «Результати говорять нам, що ризик більше не є просто фантазією, від якої ми не повинні бути готові захищатися».
“Вплив цих патогенів може досягти навіть людської популяції”, – повідомляє Strona. “Це може статися, коли люди вступають у прямий контакт із патогенами з вічної мерзлоти, або коли люди підхоплюють захворювання від тварин, інфікованих стародавніми патогенами”, – сказав він.
Однак він додав, що дослідження повністю базується на комп’ютерному моделюванні, яке моделює, як віруси заражають бактерії, тому необхідні подальші дослідження, щоб з’ясувати реальні ризики для тварин і людей у реальному світі.
Висновки були опубліковані в журналі PLOS Computational Biology.
