الأمراض الخطيرة تستيقظ في الأنهار الجليدية على الأرض

طوال تاريخ كوكبنا ، والناستعايش مع البكتيريا والفيروسات. بحثنا عن طرق لمقاومة الطاعون الدبلي والجدري ، وفي المقابل بحثوا عن طرق لإصابةنا. نحن نستخدم المضادات الحيوية منذ ما يقرب من مائة عام منذ اكتشف ألكسندر فليمن البنسلين. استجابة لهذا ، اكتسبت البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية. ليس هناك نهاية للمعركة. نقضي الكثير من الوقت مع مسببات الأمراض حتى نأخذ بعضنا بعضًا في طريق مسدود. ومع ذلك ، ماذا يحدث إذا واجهنا فجأة بكتيريا وفيروسات فتاكة لم نرها منذ آلاف السنين أو لم نرها من قبل؟

في أغسطس 2016 ، في زاوية نائية من التندرا السيبيرية ، في شبه جزيرة يامال ، توفي صبي يبلغ من العمر 12 عامًا وتم نقل ما لا يقل عن عشرين شخصًا إلى المستشفى بعد الإصابة بالجمرة الخبيثة.

وقد اقترح أن أكثر من 75 سنةمنذ ذلك الحين ، توفي أيل مصاب بالجمرة الخبيثة وتم حبس هيكله العظمي المتجمد تحت طبقة من التربة المتجمدة ، تحت الجليد الدائم. مكث هناك حتى صيف عام 2016 ، عندما ذاب الجليد الدائم بسبب الحرارة الشديدة. وهكذا ، أطلقت جثة الغزلان وعدوى الجمرة الخبيثة في أقرب ماء وتربة ، ثم في الإمداد الغذائي. الناس في خطر.

الشيء المخيف هو أن هذا قد لا يكون حالة انفرادية.

تسخن الأرض وتذوب الأبديةالجليد الدائم. في ظل الظروف العادية ، تذوب الطبقات السطحية من التربة الصقيعية بعمق حوالي 50 سم كل صيف. لكن الاحتباس الحراري يفضح تدريجياً الطبقات القديمة من التربة الصقيعية.

التربة الدائمة المجمدة هي المكان المثالي لإبقاء البكتيريا حية لفترات طويلة من الزمن ، ربما ملايين السنين. هذا يعني أن ذوبان الجليد يمكن أن يفتح صندوق باندورا للأمراض.

إن درجة الحرارة في الدائرة القطبية الشمالية تنمو بسرعة ، أي بمعدل أسرع بثلاث مرات من بقية أنحاء العالم. قد تحدث عوامل معدية أخرى.

"Permafrost هو حارس ممتاز للجراثيم ويقول عالم الأحياء التطوري جان ميشيل كلافيري من جامعة إيكس مارسيليا في فرنسا: "إنها فيروسات لأنها باردة ومظلمة وخالية من الأكسجين". "يمكن تخزين الفيروسات المسببة للأمراض التي يمكن أن تصيب الحيوانات والنباتات في طبقات دائمة التجمد القديمة ، بما في ذلك تلك التي تسببت في أوبئة عالمية في الماضي."

في بداية القرن العشرين وحده ، أكثر من مليون شماليتوفي الغزلان من الجمرة الخبيثة. ليس من السهل حفر مقابر عميقة في الشمال ، لذا دُفنت معظم هذه الذبائح بالقرب من السطح ، في 7000 مدفن متناثرة في شمال روسيا.

ماذا يمكن أن يختبئ تحت التربة المجمدة؟

تم دفن الناس والحيوانات في التربة الصقيعيةمئات السنين ، لذلك من المحتمل جدًا ظهور عوامل معدية أخرى. على سبيل المثال ، اكتشف العلماء شظايا الحمض النووي الريبي من فيروس الأنفلونزا الإسبانية في جثث مدفونة على نطاق واسع في التندرا في ألاسكا. الجدري والطاعون الدبلي مدفون أيضا في سيبيريا. في دراسة أجريت عام 2011 ، كتب بوريس ريفيتش ومارينا بودولنايا: "نتيجة لذوبان الجليد الصقيعي ، يمكن أن تتجه نواقل العدوى المميتة في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر ، خاصة بالقرب من المقابر التي دفن فيها ضحايا هذه الإصابات."

وقع وباء خطير في سيبيريا في تسعينيات القرن التاسع عشرالجدري. فقدت مدينة واحدة ما يصل إلى 40 ٪ من سكانها. تم دفن الجثث تحت الطبقة الصقيعية العليا على ضفاف نهر كوليما. بعد 120 عامًا من الفيضانات ، بدأ كوليما في تدمير الساحل ، وأدى ذوبان التربة الصقيعية إلى تسريع عملية التآكل هذه.

في مشروع بدأ في التسعينيات ، العلماءمن المركز العلمي الحكومي لعلم الفيروسات والتكنولوجيا الحيوية في نوفوسيبيرسك ، درسوا بقايا أشخاص من العصر الحجري اكتشفوا في جنوب سيبيريا ، في منطقة غورني ألتاي. كما درسوا عينات من جثث الأشخاص الذين ماتوا خلال الأوبئة الفيروسية في القرن التاسع عشر ودُفنوا في المنطقة الصقيعية في روسيا.

يقول العلماء إنهم عثروا على جثث ذات قرح مميزة لآثار الجدري. على الرغم من أنهم لم يكتشفوا فيروس الجدري نفسه ، فقد وجدوا شظايا الحمض النووي.

بالطبع ، ليست هذه هي المرة الأولى التي تعود فيها البكتيريا المجمدة في الجليد إلى الحياة.

في دراسة عام 2005 ، علماء ناسا بنجاحتم إحياء البكتيريا التي تم حبسها في بركة مجمدة في ألاسكا لمدة 32000 عام. تم تجميد الميكروبات التي تسمى Carnobacterium pleistocenum منذ العصر البليستوسيني ، عندما كانت الماموثات الصوفية لا تزال تجوب الأرض. بمجرد ذوبان الجليد ، بدأوا مرة أخرى في السباحة وكأن شيئا لم يحدث.

بعد ذلك بعامين ، تمكن العلماء من إحياء البكتيرياعمره 8 ملايين عام ، والذي ينام في الجليد تحت سطح نهر جليدي في الوديان المنارة ومولينز في القارة القطبية الجنوبية. في نفس الدراسة ، تم استرداد البكتيريا من الجليد الذي كان عمره أكثر من 100000 عام.

ومع ذلك ، لا يمكن لجميع البكتيريا العودة إلى الحياة.بعد التجميد في التربة الصقيعية. تستطيع بكتيريا الجمرة الخبيثة القيام بذلك لأنها تشكل جراثيم شديدة الصلابة يمكنها العيش في حالة متجمدة لفترة طويلة جدًا.

البكتيريا الأخرى التي يمكن أن تتشكلتشمل الخلافات ، ومن ثم البقاء على قيد الحياة في التربة الصقيعية ، الكزاز والكلوستريديوم البوتولينوم ، المسؤول عن التسمم الغذائي: مرض نادر يمكن أن يسبب الشلل ويؤدي إلى الوفاة. يمكن لبعض الفطر البقاء على قيد الحياة في التربة الصقيعية لفترة طويلة.

يمكن لبعض الفيروسات أيضًا البقاء لفترات طويلة من الزمن.

في دراسة 2014 ، قام العلماء بقيادةأعاد كلافير إحياء فيروسين تم التقاطهما بواسطة التربة الصقيعية في سيبيريا لمدة 30000 عام. يُعرف باسم Pithovirus sibericum و Mollivirus sibericum ، ويُعتبران "فيروسات عملاقة" ، لأنه على عكس معظم الفيروسات ، فهي كبيرة جدًا بحيث يمكن رؤيتها تحت المجهر العادي. تم العثور عليهم على عمق 30 مترا في التندرا الساحلية.

بعد الولادة مباشرة ، أصبحت الفيروسات معدية. لحسن الحظ بالنسبة لنا ، فإن هذه الفيروسات هي التي تصيب الأميبا أحادية الخلية فقط. ومع ذلك ، تشير البحوث إلى أن الفيروسات الأخرى التي يمكن أن تصيب البشر يمكن أن تعاد إحياءها.

علاوة على ذلك ، فإن الاحتباس الحراري أمر اختيارييجب أن تذوب التربة الصقيع لتشكل تهديدا. مع ذوبان الجليد البحري في القطب الشمالي ، يسهل الوصول إلى الساحل الشمالي لسيبيريا عن طريق البحر. من الواضح أن تطوره الصناعي يصبح أكثر ربحية ، بما في ذلك استخراج الذهب والمعادن ، وحفر آبار النفط ، وإنتاج الغاز الطبيعي.

في هذه اللحظة ، هذه المناطق فارغة وعميقةيقول كلافيري: "لا أحد يمس طبقات التربة الصقيعية". ولكن يمكن الحصول على هذه الطبقات القديمة في عملية الحفر والحفر. إذا كانت لا تزال تعيش هناك virions ، ستكون كارثة. "

قد تكون الفيروسات العملاقة هي السبب الأكثر احتمالا لتفشي الفيروس.

معظم الفيروسات تتعطل بسرعة في الخارجيقول كلافيري: "إن الخلايا المضيفة ناتجة عن الضوء أو الجفاف أو التدهور الكيميائي الحيوي التلقائي". "على سبيل المثال ، في حالة تلف الحمض النووي الخاص به ولا يمكن إصلاحه ، تتوقف الفيروسات عن أن تكون معدية. ومع ذلك ، من بين الفيروسات المعروفة ، فإن الفيروسات العملاقة عادة ما تكون قوية جدا ومستمرة. "

يقول كلافيري إن الفيروسات يمكن أن تأتي منأول الناس الذين سكنوا في القطب الشمالي. حتى يمكننا أن نرى فيروسات من الأنواع المنقرضة منذ زمن طويل من البشر مثل البشر البدائيون ودينيسوفان ، الذين استقروا في سيبيريا وتعرضوا لمختلف الأمراض الفيروسية. في روسيا ، تم العثور على رفات البشر البدائيون الذين تتراوح أعمارهم بين 30 و 40 ألف عام. عاش السكان هناك ، كانوا مرضى وماتوا لآلاف السنين.

"إمكانية أن نصبح عدوىفيروس من إنسان نياندرتال الذي اختفى منذ فترة طويلة ، يشير إلى أن فكرة أن الفيروس يمكن "استئصاله" من هذا الكوكب غير صحيح ويمنحنا شعورًا زائفًا بالأمان. لهذا السبب يجب الاحتفاظ بمخزون اللقاح في حالة ".

منذ عام 2014 ، يقوم كلافي بتحليل محتوى الحمض النووي فيالصقيع بحثًا عن توقيع وراثي للفيروسات والبكتيريا التي يمكن أن تصيب البشر. وجد العديد من البكتيريا التي يمكن أن تكون خطرة على البشر. تحتوي البكتيريا على الحمض النووي الذي يشفر عوامل الفوعة: الجزيئات التي تنتج البكتيريا المسببة للأمراض والفيروسات التي تزيد من قدرتها على إصابة المضيف.

كما وجد فريق كليفيري عدةتسلسل الحمض النووي الذي يبدو أنه مأخوذ من الفيروسات بما في ذلك الهربس. لكن آثار الجدري لم يتم العثور عليها بعد. لأسباب واضحة ، لم يحاولوا إحياء أي من مسببات الأمراض.

قد يكون الأمر كذلك أن مسببات الأمراض ، التي فقد منها الناس بالفعل هذه العادة ، يمكن أن تظهر أيضًا في أماكن أخرى ، وليس فقط من الجليد أو التربة الصقيعية.

في فبراير 2017 ، قال علماء ناسا ذلكوجدت الميكروبات 10-50،000 سنة في البلورات في منجم مكسيكي. كانت هذه البكتيريا موجودة في كهف البلورات ، وهو جزء من منجم في نيس في شمال المكسيك. يحتوي الكهف على العديد من بلورات بيضاء حليبي من السيلانيت المعدنية ، والتي تشكلت على مدى مئات الآلاف من السنين.

تم قفل البكتيريا في السائل الصغيرةجيوب من البلورات ، ولكن بمجرد انسحابها ، تولدوا من جديد وبدأوا في التكاثر. هذه الميكروبات فريدة من نوعها وراثياً وقد تكون أنواعًا جديدة ، لكن العلماء لم ينشروا أعمالهم بعد.

في كهف Lechuguilla في نيو مكسيكو ، على بعد 300 متروجدت تحت الأرض حتى البكتيريا القديمة. لم تر هذه الميكروبات السطح منذ أكثر من 4 ملايين عام. لم ير الكهف أشعة الشمس أبداً وتم عزله لمدة 10،000 عام عن المياه السطحية.

على الرغم من هذا ، البكتيريا بطريقة أو بأخرىثبت أنه مقاوم لـ 18 نوعًا من المضادات الحيوية ، بما في ذلك العقاقير التي اعتبرت "الحاجز الأخير" في مكافحة العدوى. في دراسة نشرت في ديسمبر 2016 ، وجد العلماء أن البكتيريا المعروفة باسم Paenibacillus sp. LC231 ، كانت مقاومة 70 ٪ من المضادات الحيوية.

منذ تحولت البكتيريا لتكون تمامامعزولة في كهف لمدة أربعة ملايين سنة ، لم تتلامس مع الناس أو المضادات الحيوية التي نعالجها. اتضح أن مقاومتهم للمضادات الحيوية ظهرت بطريقة مختلفة.

يعتقد العلماء أن البكتيريا التي لا تفعل ذلكضرر للإنسان ، من بين أمور أخرى كثيرة ، تطوير مقاومة طبيعية للمضادات الحيوية. أي أن هذه المقاومة للمضادات الحيوية موجودة منذ ملايين أو حتى بلايين السنين.

من الواضح أن هذه المقاومة للمضادات الحيوية لا يمكن أن تتطور في العيادة أثناء استخدام المضادات الحيوية.

السبب في ذلك هو أن العديد من الأنواعالفطريات وحتى البكتيريا الأخرى تنتج بشكل طبيعي المضادات الحيوية للحصول على ميزة تنافسية على الميكروبات الأخرى. هكذا اكتشف فليمنغ البنسلين لأول مرة: ماتت البكتيريا في طبق بيتري بعد تلوثها بالمضادات الحيوية المنتجة للعفن.

في الكهوف حيث يوجد القليل من الطعام ، ينبغي أن تكون الكائنات الحيةلا يرحم إذا كانوا يريدون البقاء على قيد الحياة. قد تحتاج بكتيريا مثل Paenibacillus إلى تطوير مقاومة للمضادات الحيوية لتجنب الموت من الكائنات الحية المتنافسة.

هذا ما يفسر لماذا البكتيريا مقاومة فقط لالمضادات الحيوية الطبيعية التي تأتي من البكتيريا والفطريات ، وتشكل حوالي 99.9 ٪ من جميع المضادات الحيوية التي نستخدمها. لم تصادف البكتيريا أبدًا مضادات حيوية صناعية ، وبالتالي لا تقاومها.

"عملنا وعمل الآخرينوقال عالم الأحياء المجهرية هيزيل بارتون من جامعة أكرون بولاية أوهايو ، الذي قاد الدراسة إن هذا دليل على أن مقاومة المضادات الحيوية ليست جديدة. "لقد تم عزل الكائنات الحية لدينا من الأنواع السطحية لمدة 4-7 ملايين سنة ، ولكن المقاومة لديهم مطابقة وراثيا لتلك الموجودة في الأنواع السطحية. هذا يعني أن هذه الجينات قديمة على الأقل وليس لأن الناس بدأوا في استخدام العلاج بالمضادات الحيوية. "

على الرغم من أن Paenibacillis ليس ضارًا للإنسان ، فإنه من الناحية النظرية يمكنه نقل مقاومته للمضادات الحيوية إلى مسببات الأمراض الأخرى. ولكن نظرًا لأنه معزول تحت 400 متر من الصخور ، يبدو هذا غير مرجح.

ومع ذلك ، مقاومة المضادات الحيوية الطبيعيةربما تكون المضادات الحيوية شائعة جدًا لدرجة أن العديد من البكتيريا الناشئة عن ذوبان التربة الصقيعية قد تكون موجودة بالفعل. دعماً لهذا ، في دراسة أجريت عام 2011 ، استخلص العلماء الحمض النووي من البكتيريا الموجودة في التربة الصقيعية التي يبلغ عمرها 30000 عام في بحر بيرنغ. ووجدوا أن الجينات ترمز إلى مقاومة مضادات بيتا لاكتام والتتراسيكلين ومضادات الجليكوببتيد.

هل يستحق الأمر ما يدعو للقلق؟

ويعتقد أن خطر المسببة للأمراضلا يمكن التعرف على الميكروبات الموجودة في التربة الصقيعية بطبيعتها ، لذلك يجب ألا تقلق بدلاً من ذلك ، يجب أن نركز على تهديدات تغير المناخ الأكثر وضوحًا. على سبيل المثال ، مع ارتفاع درجة حرارة الأرض ، قد تصبح الدول الشمالية أكثر عرضة لتفشي الأمراض "الجنوبية" مثل الملاريا والكوليرا وحمى الضنك ، حيث تنتشر مسببات الأمراض في الدفء.

لا يزال هناك رأي مفاده أنه لا ينبغي تجاهل المخاطر عندما لا نستطيع تحديدها.

هناك احتمال غير صفرييقول كلافيري إن الميكروبات المسببة للأمراض يمكنها أن تنعش وتصيبنا. "ما مدى احتمال أن يكون هذا غير معروف ، لكن من المحتمل. ربما يمكن علاج هذه البكتيريا بالمضادات الحيوية والبكتيريا المقاومة والفيروس. إذا لم يكن العامل الممرض على اتصال مع الأشخاص لفترة طويلة ، فلن يكون الجهاز المناعي جاهزًا. لذلك هناك خطر ".