Meie planeedi ajaloo vältel on inimesed olnud koos bakterite ja viirustega. Otsisime viise, kuidas vastu seista buboonsele katkule ja rõugetele ning vastuseks otsisid nad võimalusi meid nakatada. Oleme antibiootikume kasutanud peaaegu sajandi, sellest ajast, kui Alexander Fleming avastas penitsilliini. Bakteritel on tekkinud vastus antibiootikumi suhtes. Lahingul pole lõppu. Veedame haigustekitajatega nii palju aega, et käime kordamööda üksteist komistamas. Mis aga juhtub, kui puutume ootamatult kokku surmavate bakterite ja viirustega, mida pole tuhandete aastate jooksul kohanud või mida pole kunagi varem nähtud?
Võib-olla saame varsti teada. Kliimamuutuste tagajärjel sulavad igikeltsa mullad, mis on tuhandeid aastaid külmunud, ja mulla sulades ilmnevad iidsed viirused ja bakterid, mis taastuvad ja taaselustuvad.
2016. aasta augustis suri Jamali poolsaarel Siberi tundra kaugemas nurgas 12-aastane poiss ja pärast siberi katku nakatumist viidi haiglasse vähemalt kakskümmend inimest.
On väidetud, et enam kui 75 aastat tagasi suri siberi katku nakatunud hirv ja tema külmunud luustik jäi lõksus mulla kihi alla igikeltsa alla. Ta püsis seal 2016. aasta suveni, kui igikelts sulatas intensiivse kuumuse tõttu. Nii vabastas ta hirve ja siberi katku nakkuse surnukeha lähimatesse vetesse ja pinnasesse ning seejärel toiduvarudesse. Inimesed on ohus.
Hirmutav on see, et see ei pruugi olla üksikjuhtum.
Maa soojeneb ja sulatab rohkem igikeltsa. Normaaltingimustes sulavad umbes 50 sentimeetri sügavused igikeltsa pinnakihid igal suvel. Kuid globaalne soojenemine paljastab järk-järgult vanad igikeltsa kihid.
Reklaamvideo:
Külmutatud mitmeaastane muld on ideaalne koht bakteritele, et püsida elus pikka aega, võib-olla miljoneid aastaid. See tähendab, et jää sulamine võib potentsiaalselt avada Pandora haiguste kasti.
Temperatuur Arktika ringis tõuseb kiiresti, umbes kolm korda kiiremini kui ülejäänud maailmas. Välja võivad tulla ka muud nakkusetekitajad.
“Igikelts on suurepärane pisikute ja viiruste hoidja, kuna see on külm, pime ja puudub hapnik,” ütleb evolutsioonibioloog Jean-Michel Claverie Prantsusmaal Aix-Marseille 'ülikoolis. "Patogeenseid viirusi, mis võivad nakatada loomi ja taimi, võis hoida vanade igikeltsa mullakihtide hulgas, sealhulgas ka nendes, mis minevikus põhjustasid ülemaailmseid epideemiaid."
Ainuüksi 20. sajandi alguses suri siberi katku üle miljoni põhjapõdra. Põhjas pole sügavate haudade kaevamine lihtne, seetõttu maeti enamik neist rümpadest pinna lähedale, Põhja-Venemaal 7000 hajutatud hauda.
Mida veel võiks külmunud pinnase alla peita?
Inimesi ja loomi on igikeltsa maetud juba sadu aastaid, seega on võimalik, et välja võivad tulla ka muud nakkusetekitajad. Näiteks on teadlased leidnud Alaska tundras massiliselt maetud surnukehadest Hispaania gripiviiruse RNA fragmente. Samuti on maetud Siberisse rõuged ja mullide katk. Boris Revich ja Marina Podolnaya kirjutasid 2011. aasta uuringus: "igikeltsa sulatamise tagajärjel võivad 18. ja 19. sajandi surmavate nakkuste vektorid naasta, eriti kalmistute läheduses, kuhu nende nakkuste ohvrid maeti."
1890. aastatel leidis Siberis aset tõsine rõugete epideemia. Üks linn kaotas oma elanikkonnast kuni 40%. Kered maeti igikeltsa ülemise kihi alla Kolyma jõe kallastele. 120 aasta pärast hakkasid Kolyma jõe üleujutused kallasid erodeerima ja igikeltsa sula kiirendas seda erosiooniprotsessi.
1990ndatel alguse saanud projektis uurisid Novosibirski Riikliku Viroloogia ja Biotehnoloogia Uurimiskeskuse teadlased kiviaja inimeste jäänuseid, mis leiti Lõuna-Siberist, Altai piirkonnast. Samuti uurisid nad 19. sajandil viiruseepideemiate ajal surnud inimeste surnukehade proove ja maeti Venemaa igikeltsa.
Teadlaste sõnul on nad leidnud rõugete jälgedele iseloomulike haavanditega kehasid. Ehkki nad ise rõugeviirust ei leidnud, leidsid nad DNA fragmente.
Muidugi pole see esimene kord, kui jäässe külmunud bakterid taas ellu ärkavad.
2005. aasta uuringus taaselustasid NASA teadlased Alaska külmunud tiigis lõksus olnud baktereid 32 000 aasta jooksul. Mikroob nimega Carnobacterium pleistocenum on külmunud alates pleistotseenist, kui Rannal veel rändlesid villased mammutid. Niipea kui jää sulas, hakkasid nad uuesti ujuma, nagu poleks midagi juhtunud.
Kaks aastat hiljem suutsid teadlased elustada 8 miljonit aastat vana bakteri, mis oli Antarktikas Beaconi ja Mullini orgude liustiku all jääl maganud. Samas uuringus toodi bakterid jääst üle 100 000 aasta vanuseks.
Pärast igikeltsa külmutamist ei pruugi aga kõik bakterid elule tagasi tulla. Siberi katku bakterid saavad seda teha, kuna nad moodustavad äärmiselt vastupidavaid eoseid, mis võivad väga kaua külmununa elada.
Teised bakterid, mis võivad eoseid moodustada ja seega igikeltsas ellu jääda, on teetanus ja Clostridium botulinum, mis vastutab botulismi eest. See on haruldane haigus, mis võib põhjustada halvatust ja surma. Mõned seened võivad ka igikeltsas pikka aega ellu jääda.
Mõned viirused võivad ka pikka aega ellu jääda.
2014. aasta uuringus taaselustasid Claveri juhitud teadlased kaks viirust, mis olid lõksus Siberi igikeltsas 30 000 aasta jooksul. Pithovirus sibericum ja Mollivirus sibericum nime all peetakse neid hiiglaslikeks viirusteks, kuna erinevalt enamikust viirustest on nad nii suured, et neid saab tavalise mikroskoobi all näha. Neid leiti 30 meetri sügavuselt ranniku tundras.
Viirused nakatusid kohe pärast taaselustamist. Meie õnneks nakatavad need konkreetsed viirused ainult üherakulisi amööve. Kuid uuringute kohaselt võivad taassündida ka muud viirused, mis võivad inimesi nakatada.
Pealegi ei pea globaalne soojenemine igikeltsa sulama. Arktika merejää sulades muutub Siberi põhjarannik meritsi hõlpsamaks. Ilmselt on selle tööstusarendus kasumlikum, sealhulgas kulla ja mineraalide kaevandamine, naftakaevude puurimine ja maagaasi kaevandamine.
"Praegu on need alad tühjad ja igikeltsa sügavaid kihte keegi ei puuduta," räägib Claverie. “Kuid neid iidseid kihte saab kaevamis- ja puurimistööde käigus. Kui seal elavad endiselt elujõulised virionid, on see katastroof."
Hiiglaslikud viirused võivad olla viirusepuhangu kõige tõenäolisemad süüdlased.
"Enamik viirusi inaktiveeritakse kiirelt peremeesrakkudest valguse, kuivamise või spontaanse biokeemilise lagunemise tõttu," ütleb Claverie. “Näiteks kui nende DNA on kahjustatud ja neid ei saa parandada, lakkavad viirused enam nakkusohtlikud. Kuid teadaolevate viiruste hulgas on hiiglaslikud viirused tavaliselt väga sitked ja püsivad."
Claverie sõnul võivad ilmneda viirused alates Arktika elanike varasematest inimestest. Võiksime isegi näha pikaajaliselt väljasurnud hominiidiliikide viiruseid, näiteks neandertaallased ja Denisovansid, kes asusid Siberisse ja olid kokku puutunud mitmesuguste viirushaigustega. Venemaal leiti 30–40 000 aasta vanuste neandertallaste säilmed. Inimeste populatsioonid on seal elanud, olnud haiged ja surnud tuhandeid aastaid.
„Võimalus, et suudame viiruse tabada ammu väljasurnud neandertaallastelt, viitab sellele, et idee, et viirust saab planeedilt„ likvideerida “, on vale ja annab meile vale turvatunde. Seetõttu tuleks igaks juhuks varuda vaktsiinivarusid.”
Alates 2014. aastast on Claverie analüüsinud igikeltsa DNA-d, otsides viirusi ja baktereid, mis võivad inimesi nakatada. Ta leidis palju baktereid, mis võivad olla inimestele ohtlikud. Bakteritel on DNA, mis kodeerib virulentsustegureid: molekulid, mida patogeensed bakterid ja viirused tekitavad, suurendavad nende võimet peremeesorganismi nakatada.
Claverie meeskond avastas ka mitu DNA järjestust, mis näivad olevat pärit viirustest, sealhulgas herpesest. Kuid rõugete jälgi pole siiani leitud. Arusaadavatel põhjustel ei üritanud nad ühtegi patogeeni taaselustada.
Võib juhtuda, et haigustekitajad, millest inimesed on juba harjunud, võivad avalduda muudes kohtades ja mitte ainult jääst või igikeltsast.
NASA teadlased ütlesid 2017. aasta veebruaris, et nad leidsid Mehhiko kaevanduse kristallidest 10-50 000 aastat vanad mikroobid. Need bakterid asusid kristallide koopas, mis oli osa kaevandusest Naizas Põhja-Mehhikos. Koobas on palju mineraalseleniidi piimvalgeid kristalle, mis on moodustunud sadade tuhandete aastate jooksul.
Bakterid olid lõksus kristallide väikestesse vedelatesse taskutesse, kuid niipea kui need välja võeti, taaselustasid nad ja hakkasid paljunema. Need mikroobid on geneetiliselt ainulaadsed ja võivad olla ka uued liigid, kuid teadlased pole oma tööd veel avaldanud.
Veelgi vanemaid baktereid leiti Lechugilla koopast New Mexico osariigis, 300 meetrit maa all. Need mikroobid pole pinda juba üle 4 miljoni aasta näinud. Koobas pole kunagi päikesevalgust näinud ja on 10 000 aastat isoleeritud pinnaveest.
Vaatamata sellele osutusid bakterid kuidagi resistentseks 18 tüüpi antibiootikumide suhtes, sealhulgas ravimid, mida peeti infektsioonidevastases võitluses "viimaseks takistuseks". 2016. aasta detsembris avaldatud uuringus leidsid teadlased, et bakterid, mida tuntakse Paenibacillus sp. LC231 olid vastupidavad 70% antibiootikumide suhtes.
Kuna bakterid olid koobas neli miljonit aastat täielikult isoleeritud, ei puutunud nad kokku inimestega ega antibiootikumidega, mida kasutame infektsioonide raviks. Selgub, et nende resistentsus antibiootikumide suhtes ilmnes kuidagi teisiti.
Teadlased usuvad, et bakterid, mis ei kahjusta inimesi, arendavad paljude teiste seas välja loodusliku antibiootikumiresistentsuse. See tähendab, et see väga antibiootikumiresistentsus on eksisteerinud miljoneid või isegi miljardeid aastaid.
Ilmselt ei saanud selline antibiootikumiresistentsus kliinikus antibiootikumide kasutamise ajal areneda.
Selle põhjuseks on asjaolu, et mitut tüüpi seened ja isegi muud bakterid toodavad looduslikult antibiootikume, et saada konkurentsieelist teiste mikroobide ees. Nii avastas Fleming esmakordselt penitsilliini: Petri tassis olevad bakterid surid pärast antibiootikume tootvate hallitusseentega saastumist.
Koobastes, kus toitu napib, peavad organismid olema halastamatud, kui nad tahavad ellu jääda. Bakterid, nagu Paenibacillus, võisid konkureerivate organismide surma vältimiseks välja töötada antibiootikumiresistentsuse.
See selgitab, miks bakterid on resistentsed ainult looduslike antibiootikumide suhtes, mis pärinevad bakteritest ja seentest ning moodustavad umbes 99,9% kõigist meie kasutatavatest antibiootikumidest. Bakterid pole kunagi kohanud kunstlikke antibiootikume, seega pole neil resistentsust.
"Meie ja teiste töö näitavad, et antibiootikumiresistentsus pole midagi uut," ütles uuringut juhtinud Ohio Akroni ülikooli mikrobioloog Hazel Barton. „Meie organismid on pinnaliikidest isoleeritud 4–7 miljonit aastat, kuid nende vastupidavus on geneetiliselt identne pinnaliikidega. See tähendab, et need geenid on vähemalt sama vanad ja ei ilmunud välja seetõttu, et inimesed hakkasid kasutama antibiootikumiravi."
Kuigi Paenibacillis ei ole inimestele kahjulik, võib teoreetiliselt edastada selle antibiootikumiresistentsus teistele patogeenidele. Kuid kuna see on isoleeritud 400 meetri sügavusest kivist, tundub see ebatõenäoline.
Sellegipoolest on looduslik antibiootikumiresistentsus antibiootikumide suhtes nii laialt levinud, et paljudel sulava igikeltsa tekkivatel bakteritel võib see juba olemas olla. Selle toetuseks ekstraheerisid teadlased 2011. aasta uuringus Beringi merest 30 000-aastasest igikeltsast leitud bakteritest DNAd. Nad leidsid geenid, mis kodeerivad resistentsust beeta-laktaami, tetratsükliini ja glükopeptiidi antibiootikumide suhtes.
Kas see on muretsemist väärt?
Arvatakse, et igavese pakase kaudu tekkivate patogeensete mikroobide ilmnemise oht on oma olemuselt teadmata, mistõttu pole vaja muretseda. Selle asemel peame keskenduma selgematele kliimamuutuste ohtudele. Näiteks maa soojenemisel võivad põhjamaad muutuda vastuvõtlikumaks selliste "lõunapoolsete" haiguste puhangutele nagu malaaria, koolera ja dengue, sest nende patogeenid arenevad soojas.
Samuti on arvamus, et me ei tohiks eirata riske, kui me ei suuda neid kvantifitseerida.
"On olemas nullist erinev võimalus, et patogeensed mikroobid võivad uuesti ilmneda ja meid nakatada," ütleb Claverie. “Kui tõenäoline see on, pole veel teada, kuid see on tõenäoline. Võib-olla saab neid baktereid ravida antibiootikumide, resistentsete bakterite, viiruse abil. Kui patogeen pole pikka aega inimestega kokku puutunud, ei ole immuunsussüsteem selleks valmis. Seega on oht."
ILYA KHEL
