Μετά την πανδημία του SARS-Cov-2, οι επιστήμονες θέλησαν, όντας πιο υποψιασμένοι για το τι μπορεί να επέλθει στο μέλλον, θέλησαν να μελετήσουν τις πιθανότητες εμφάνισης νέων για την εποχή μας ιών, αλλά όχι πρωτοεμφανιζόμενων στην ανθρώπινη ιστοράι.
Το Νοέμβριο του 2019 οι Εθνικές Ακαδημίες Επιστημών, Μηχανικής και Ιατρικής των ΗΠΑ πραγματοποίησαν ένα εργαστήριο για να συζητήσουν μια αναδυόμενη απειλή ασθένειας.
Στόχος της ομάδας ήταν να καταλήξουν σε ένα σχέδιο αντίδρασης σε περίπτωση απελευθέρωσης μικροοργανισμών παγιδευμένων σε παγετώνες, στρώματα πάγου και μόνιμο παγετό, καθώς ο κόσμος θερμαίνεται και ο πάγος ξεπαγώνει, ως συνέπεια της κλιματικής αλλαγής.
Κατά τη διάρκεια της συνάντησης, ο Alexander Volkovitskiy από τη Ρωσική Ακαδημία Επιστημών εξιστόρησε ένα ανησυχητικό περιστατικό. Πραγματοποιήθηκε το 2016 στη χερσόνησο Γιαμάλ στη βόρεια ακτή της Ρωσίας, όπου οι ντόπιοι μετέφεραν εκατοντάδες χιλιάδες ταράνδους. Εκείνο το καλοκαίρι, οι θερμοκρασίες ήταν ασυνήθιστα ζεστές και μέρος του μόνιμου παγετού έλιωσε.
Το βακτήριο που προκαλεί τον άνθρακα – το οποίο υπήρχε στη χερσόνησο για πάνω από έναν αιώνα – αναδύθηκε από το έδαφος και εξαπλώθηκε σαν πυρκαγιά. Πριν τεθεί υπό έλεγχο η επιδημία, περισσότεροι από 2000 τάρανδοι είχαν χαθεί. Δεκάδες άνθρωποι κόλλησαν επίσης την ασθένεια, συμπεριλαμβανομένου ενός ανώνυμου αγοριού που πέθανε.
Αυτή η ιστορία θα μπορούσε να είναι προάγγελος του τι πρόκειται να ακολουθήσει. Καθώς οι παγωμένες περιοχές της Γης θα ξεπαγώσουν, θα εμφανιστούν αναπόφευκτα μικρόβια που αδρανούν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η οργανική ύλη στο μόνιμο πάγο είναι γεμάτη από αυτά, και ακόμη και οι παγετώνες και τα στρώματα πάγου δεν είναι τα παρθένα περιβάλλοντα που κάποτε φανταζόμασταν.
Πόσο πιθανό είναι αυτά τα μικρόβια – μερικά από τα οποία έχουν παγιδευτεί για εκατομμύρια χρόνια – να ξεπαγώσουν και να ξαναζωντανέψουν; Εάν το κάνουν, ποια θα είναι η απειλή για τον άνθρωπο;
Περίπου το 10 τοις εκατό της επιφάνειας της Γης καλύπτεται από πάγο και χιόνι. Τα μεγάλα στρώματα πάγου της Ανταρκτικής και της Γροιλανδίας εκτείνονται μεταξύ 15,7 εκατομμυρίων τετραγωνικών χιλιομέτρων. Και υπάρχουν τεράστιες σχεδίες από πλωτό θαλάσσιο πάγο. Εκατοντάδες χιλιάδες παγετώνες γλιστρούν ανεπαίσθητα αργά κάτω από βουνοπλαγιές και κοιλάδες.
Μόνο το βόρειο ημισφαίριο έχει 23 εκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα μόνιμου παγετού, έδαφος που παραμένει κάτω από τους 0°C για τουλάχιστον δύο συνεχόμενα χρόνια, κυρίως στη Σιβηρία, στο θιβετιανό οροπέδιο και στις μακρινές περιοχές της Βόρειας Αμερικής.
Η κλιματική αλλαγή συντείνει στο λιώσιμο αυτών των στρωμάτων.
Οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου έχουν ήδη θερμάνει τον πλανήτη κατά 1,1°C. Στην Αρκτική, η θέρμανση είναι τριπλάσια. Ο πάγος της Αρκτικής θάλασσας συρρικνώνεται και πιθανότατα θα μειωθεί σε λιγότερο από ένα εκατομμύριο τετραγωνικά χιλιόμετρα τουλάχιστον μία φορά μέχρι το 2050. Οι παγετώνες υποχωρούν όλο και πιο ψηλά στις κοιλάδες τους και τα στρώματα πάγου της Ανταρκτικής και της Γροιλανδίας διαλύονται σιγά σιγά στις άκρες.
Οτιδήποτε είναι αποθηκευμένο σε λιωμένο πάγο, χιόνι και μόνιμο πάγο θα βγει. Πρέπει λοιπόν να γνωρίζουμε ποια μικρόβια υπάρχουν εκεί μέσα.
Μία από τις πρώτες απόπειρες έρευνας, έγινε λίγο περισσότερο από έναν αιώνα πριν. Η αποστολή της Αυστραλιανής Ανταρκτικής από το 1911 έως το 1914 ήταν μια δύσκολη υπόθεση στην οποία δύο μέλη της ομάδας πέθαναν και ένα τρίτο είχε ψυχική κατάρρευση.
Αλλά ο επικεφαλής γιατρός της αποστολής, Archibald McLean, κατάφερε να αναπτύξει καλλιέργειες βακτηρίων, μυκήτων και πρωτόζωων από τον πάγο της Ανταρκτικής. Ακόμα κι όταν έσκαψε πάνω από 2 μέτρα κάτω στον πάγο, βρήκε ζωή.
Ο McLean περιέγραψε τα ευρήματά του στο περιοδικό Nature το 1918, εικάζοντας ότι τα μικρόβια μεταφέρθηκαν στην Ανταρκτική με τους ανέμους και έπεσαν στο έδαφος με νιφάδες χιονιού. Όταν φτάνουν στην παγωμένη επιφάνεια, έγραψε, «οι παγωμένοι οργανισμοί… αρχίζουν μια νέα ιστορία ζωής».
Παθογόνα στον πάγο
Από τότε, έχει γίνει σαφές ότι το χιόνι και ο πάγος μπορούν να περιέχουν ακμάζουσες κοινότητες μικροσκοπικής ζωής. Για παράδειγμα, το 2013, ο Trista Vick-Majors στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν ήταν μέρος μιας ομάδας που έκανε γεωτρήσεις στη λίμνη Whillans, η οποία βρίσκεται 800 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του στρώματος πάγου της Δυτικής Ανταρκτικής.
Όπως παραδέχθηκε, εντόπισαν πολύ περισσότερα από αυτά που περίμεναν αρχικά. Μεταγενέστερες μελέτες αποκάλυψαν ολόκληρα οικοσυστήματα βακτηρίων και άλλων μικροοργανισμών με διαφορετικούς τρόπους ζωής που ζουν όλοι μαζί, παρά το κρύο και το σκοτάδι.
Η λίμνη Whillans είναι φτιαγμένη από υγρό νερό, ακόμα κι αν βρίσκεται σε μια μάλλον ακραία τοποθεσία. Όταν οι θερμοκρασίες είναι εντός μερικών βαθμών από 0°C, πολλά μικρόβια μπορούν να επιβιώσουν.
Αν και μπορούμε να ανιχνεύσουμε μικρόβια σε πάγο χιλιετιών, υπάρχουν λίγα από αυτά και δεν ευδοκιμούν ακριβώς. Αυτό, ωστόσο, δεν σημαίνει ότι τίποτα δεν επιβιώνει. Σε μια μελέτη του 2007, οι ερευνητές κατάφεραν να αναπτύξουν βακτήρια από πάγο της Ανταρκτικής ηλικίας έως και 8 εκατομμυρίων ετών. Ευτυχώς, αυτοί που άντεξαν δεν ήταν αυτοί που αρρωσταίνουν τους ανθρώπους. Είναι αλήθεια ότι τα βακτήρια που μολύνουν τους ανθρώπους είναι προσαρμοσμένα να ζουν στις θερμοκρασίες του σώματός μας, επομένως είναι πολύ απίθανο να επιβιώσουν για μεγάλες περιόδους κάτω από το μηδέν.
Το ίδιο ισχύει και για τους μύκητες. Περίπου 300 μύκητες είναι γνωστό ότι είναι παθογόνοι για τον άνθρωπο, συμπεριλαμβανομένου του Cryptococcus neoformans, που μπορεί να προκαλέσει επικίνδυνες πνευμονικές λοιμώξεις.
Μύκητες έχουν βρεθεί στον πάγο, από τη Γροιλανδία και το Σβάλμπαρντ στα βόρεια μέχρι την Ανταρκτική στο νότο, και στη λάσπη που αφήνεται πίσω όταν οι παγετώνες υποχωρούν. Επιπλέον, ο πάγος από την Ανταρκτική έχει αποκαλύψει μύκητες που μπορούν να αναπτυχθούν στο εργαστήριο. Αλλά και πάλι, οι ποσότητες είναι μικροσκοπικές και δεν ήταν είδη που είναι επικίνδυνα για εμάς.
Αυτό το σχέδιο ισχύει και για τον πάγο του παγετώνα, παρόλο που είναι συχνά νεότερος και λιγότερο κρύος από τα φύλλα πάγου.
Φαίνεται λοιπόν, να μην υπάρχει μεγάλος λόγος για ανησυχία για μια τέτοια μικροβιακή ζωή που αναδύεται από στρώματα πάγου και παγετώνες. Τι γίνεται όμως με τους ιούς, αυτές τις μικροσκοπικές δομές που είναι ζωντανές;
Tι γίνεται με τους ιούς;
Το 1999, οι ερευνητές εντόπισαν έναν ιό που μολύνει τις ντομάτες και άλλα φυτά σε πάγο παγετώνων 140.000 ετών από τη Γροιλανδία. Πέντε χρόνια αργότερα, μια δεύτερη ομάδα πρότεινε ότι ο πάγος μπορεί να λειτουργήσει ως δεξαμενή για παθογόνους ιούς συμπεριλαμβανομένης της γρίπης Α, καλυκοϊών που προκαλούν γαστρεντερίτιδα και ορισμένους εντεροϊούς (η ομάδα που περιλαμβάνει τον ιό της πολιομυελίτιδας).
Υπήρχαν λίγα στοιχεία για την υποστήριξη αυτής της ιδέας και άλλες μελέτες είναι πιο καθησυχαστικές. Και, παρόλο που μια ανάλυση του πολύ αλμυρού νερού της Αρκτικής βρήκε πολλούς ιούς, η πλειονότητα ειδικεύεται στη μόλυνση βακτηρίων και δεν ενέχει κανένα κίνδυνο για τους ανθρώπους.
Ομοίως, πέρυσι, ομάδα ερευνητές εντόπισαν μια σειρά από ιούς σε πυρήνες πάγου από το Θιβέτ, όπου ο πάγος ήταν ηλικίας έως και 15.000 ετών. Η πλειοψηφία ήταν μολυσματικά βακτήρια.
Σε σύγκριση με τα βακτήρια, έχουν γίνει πολύ λιγότερες μελέτες.
Ακόμα κι αν οι μικροοργανισμοί που απελευθερώνονται από τους παγετώνες και τα στρώματα πάγου είναι απίθανο να μας αρρωστήσουν, δεν είναι εντελώς αβλαβείς, καθώς μπορεί να εισέλθουν σε συστήματα ποταμών. Πολλοί από αυτούς τους οργανισμούς είναι σπάνιοι, επομένως δεν έχουν μελετηθεί καλά και είναι δύσκολο να προβλεφθεί τι θα κάνουν.
Ας μην ξεχνάμε ότι τα ανθρώπινα υπολείμματα που ανασύρθηκαν από το παγωμένο έδαφος στην Αλάσκα απέδωσαν το πλήρες γονιδίωμα του ιού της ισπανικής γρίπης του 1918. Ένας ιός variola, που σχετίζεται με αυτόν που προκαλεί την ευλογιά, βρέθηκε σε μούμια Σιβηρίας 300 ετών. Και τα κατεψυγμένα κόπρανα καριμπού 700 ετών αποδείχθηκε ότι περιέχουν γενετικά ίχνη δύο ιών, αν και όχι από αυτούς που μας μολύνουν.
Έχει επίσης εμφανιστεί μια κατηγορία μικροβίων γνωστών ως γιγάντιοι ιοί. Το 2014, μια ομάδα με επικεφαλής τον Jean-Michel Claverie στο Πανεπιστήμιο Aix-Marseille στη Γαλλία τα βρήκε στον μόνιμο παγετό της Σιβηρίας. Αυτοί οι πιθοϊοί ήταν διαφορετικοί από τους περισσότερους γνωστούς ιούς – πολύ μεγαλύτεροι, με πιο περίτεχνα γονιδιώματα – και είχαν παραμείνει άθικτοι στον πάγο για 34.000 χρόνια.
Δεν αποτελούν κίνδυνο για εμάς, γιατί μολύνουν μονοκύτταρα ζώα που ονομάζονται πρωτόζωα. Αλλά η προέλευσή τους από την Λίθινη Εποχή εγείρει μια ενδιαφέρουσα πιθανότητα ότι η απόψυξη του μόνιμου παγετού θα μπορούσε να εκθέσει τους ανθρώπους σε παθογόνα που μόλυναν τους τώρα εξαφανισμένους προγονικούς ανθρώπους που κάποτε ζούσαν στην περιοχή (Κρυολογήματα του Νεάντερταλ και γρίπη Ντενίσοβαν).
Η ομάδα του Claverie έχει βρει και άλλους ιούς – ή τουλάχιστον τα γονίδιά τους – σε μελέτες που εξετάζουν το γενετικό υλικό ολόκληρων κοινοτήτων οργανισμών. «Όταν κάνουμε μεταγονιδιωματική, βλέπουμε σήματα αλληλουχίας που αντιστοιχούν σε κανονικούς ιούς», λέει. Μερικά από αυτά είναι σαφώς ανεπιθύμητα, συμπεριλαμβανομένων των ιών ευλογιάς και του ιού της αφρικανικής πανώλης των χοίρων. «Βλέπουμε πολλούς κλασικούς ιούς όσον αφορά τη σειρά τους», λέει ο Claverie. «Αλλά φυσικά δεν προσπαθούμε να τα αναβιώσουμε, γιατί αυτό θα ήταν επικίνδυνο και ανόητο και δεν θέλουμε να είμαστε μέρος της επόμενης πανδημίας». Ωστόσο, ο πραγματικός κίνδυνος, υποστηρίζει, είναι ότι οι επικίνδυνοι ιοί μπορεί να διαφύγουν κατά λάθος από το μόνιμο πάγο.
Τμήματα του παγωμένου βορρά ανοίγονται τώρα, λέει ο Claverie. Για παράδειγμα, στη Σιβηρία, ανοιχτά ανθρακωρυχεία σκάβονται μερικές φορές κοντά στα σπίτια των ανθρώπων. Αυτό συνεπάγεται την αφαίρεση στρωμάτων μόνιμου παγετού που μπορεί να είναι εκατοντάδων χιλιάδων ετών.
