Gjennom planeten vår har mennesker eksistert sammen med bakterier og virus. Vi så etter måter å motstå bubonic pest og kopper, og som svar lette de etter måter å smitte oss på. Vi har brukt antibiotika i nesten et århundre, helt siden Alexander Fleming oppdaget penicillin. Som svar har bakteriene utviklet antibiotikaresistens. Det er ingen slutt på slaget. Vi bruker så mye tid med patogener at vi tar sving med å stampe hverandre. Hva skjer imidlertid hvis vi plutselig møter dødelige bakterier og virus som ikke har blitt møtt på tusenvis av år eller aldri har blitt sett?
Kanskje vi snart finner ut av det. Klimaendringer resulterer i tining av permafrostjord som har vært frosset i tusenvis av år, og når jorda tiner, dukker det opp gamle virus og bakterier som kommer til liv og vender tilbake til livet.
I august 2016, i et avsides hjørne av den sibirske tundraen, på Yamal-halvøya, døde en 12 år gammel gutt og minst tjue mennesker ble innlagt på sykehus etter å ha fått miltbrann.
Det er antydet at for mer enn 75 år siden døde et hjort smittet med miltbrann og det frosne skjelettet ble fanget under et lag med frossen jord, under permafrost. Han ble værende der til sommeren 2016, da permafrosten tine på grunn av intens varme. Dermed slapp hun liket av en hjort og en miltbranninfeksjon i nærmeste vann og jord, og deretter i matforsyningen. Mennesker er truet.
Det skumle er at dette kanskje ikke er en isolert hendelse.
Jorden varmer opp og tiner mer permafrost. Under normale forhold tiner overflatelagene med permafrost, omtrent 50 centimeter dypt, hver sommer. Men global oppvarming utsetter gradvis gamle permafrostlag.
Salgsfremmende video:
Frosset flerårig jord er et ideelt sted for bakterier å holde seg i live i lengre perioder, kanskje millioner av år. Dette betyr at smeltende is potensielt kan åpne en Pandoras boks med sykdommer.
Temperaturene i polarsirkelen stiger raskt, omtrent tre ganger raskere enn resten av verden. Andre smittestoffer kan også komme ut.
"Permafrost er en utmerket holder av bakterier og virus fordi den er kald, mørk og mangler oksygen," sier evolusjonsbiologen Jean-Michel Claverie ved Aix-Marseille universitet i Frankrike. Patogene virus som kan infisere dyr og planter kan ha blitt lagret i gamle permafrostlag med jord, inkludert de som forårsaket globale epidemier i fortiden."
Bare på begynnelsen av 1900-tallet døde mer enn en million reinsdyr av miltbrann. I nord er det ikke lett å grave dype graver, så de fleste av disse kadaver ble gravlagt nær overflaten, i 7000 spredte graver i Nord-Russland.
Hva annet kan være gjemt under den frosne jorda?
Mennesker og dyr har blitt gravlagt i permafrosten i hundrevis av år, så det er mulig at andre smittestoffer også kan komme ut. For eksempel har forskere funnet fragmenter av RNA av det spanske influensaviruset i lik som er massivt begravd i Alaskan-tundraen. Kopper og bubonic pest blir også gravlagt i Sibir. I en studie fra 2011 skrev Boris Revich og Marina Podolnaya: "Som et resultat av smelting av permafrost kan vektorer av dødelige infeksjoner fra 1700- og 1800-tallet komme tilbake, spesielt i nærheten av kirkegårder hvor ofrene for disse infeksjonene ble begravet."
I 1890-årene skjedde det en alvorlig kopperepidemi i Sibir. En by mistet opptil 40% av befolkningen. Likene ble gravlagt under det øvre laget av permafrost på bredden av Kolyma-elven. Etter 120 år begynte flom av Kolyma-elven å erodere breddene, og smeltingen av permafrosten satte fart på denne erosjonsprosessen.
I et prosjekt som startet på 1990-tallet, studerte forskere fra State Scientific Center for Virology and Biotechnology i Novosibirsk restene av steinaldermennesker som ble funnet i det sørlige Sibir i Altai-regionen. De studerte også prøver fra likene av mennesker som døde under virusepidemier på 1800-tallet og ble begravet i Russland.
Forskere sier at de har funnet kropper med magesår som er karakteristiske for kopper. Selv om de ikke fant koppene-viruset i seg selv, fant de DNA-fragmenter.
Dette er selvfølgelig ikke første gang bakterier frosset i is kommer til liv igjen.
I en studie fra 2005 gjenopprettet NASA-forskere med suksess bakterier fanget i et frossent tjern i Alaska i 32 000 år. En mikrob kalt Carnobacterium pleistocenum har blitt frosset siden Pleistocene, da ulla mammuter fremdeles streifet rundt jorden. Så snart isen smeltet, begynte de å svømme igjen som om ingenting hadde skjedd.
To år senere kunne forskere gjenopplive en 8 millioner år gammel bakterie som hadde sovet i is under en isbre i Beacon- og Mullins-dalene i Antarktis. I den samme studien ble bakterier utvunnet fra is som var mer enn 100 000 år gammel.
Imidlertid kan ikke alle bakterier komme tilbake til livet etter å ha blitt frosset i permafrost. Miltsbrandbakteriene kan gjøre dette fordi de danner ekstremt hardføre sporer som kan leve frosne i veldig lang tid.
Andre bakterier som kan danne sporer og dermed overleve i permafrost inkluderer stivkrampe og Clostridium botulinum, som er ansvarlig for botulisme, en sjelden sykdom som kan forårsake lammelse og død. Noen sopp kan også overleve i permafrost i lang tid.
Noen virus kan også overleve i lange perioder.
I en studie fra 2014 gjenopplivet forskere ledet av Claveri to virus fanget i Sibirias permafrost i 30 000 år. De er kjent som Pithovirus sibericum og Mollivirus sibericum, og regnes som "kjempevirus" fordi de i motsetning til de fleste virus er så store at de kan sees under et normalt mikroskop. De ble funnet på 30 meters dyp i kysttundraen.
Virus ble smittsom umiddelbart etter vekkelsen. Heldigvis for oss infiserer disse virusene bare encellede amøber. Imidlertid antyder forskning at andre virus som kan smitte mennesker også kan bli gjenfødt.
Videre trenger ikke global oppvarming smelte permafrost for å utgjøre en trussel. Når den arktiske havisen smelter, blir den nordlige kysten av Sibir lettere tilgjengelig med sjø. Det er klart at den industrielle utviklingen blir mer lønnsom, inkludert utvinning av gull og mineraler, boring av oljebrønner og utvinning av naturgass.
"For øyeblikket er disse områdene tomme, og ingen berører de dype lagene av permafrost," sier Claverie.”Men disse eldgamle lagene kan fås under utgraving og boreoperasjoner. Hvis levedyktige virioner fortsatt bor der, vil det være en katastrofe."
Kjempevirus kan være de mest sannsynlige skyldige i et viralt utbrudd.
"De fleste virus inaktiveres raskt utenfor vertsceller på grunn av lys, uttørking eller spontan biokjemisk nedbrytning," sier Claverie. Hvis DNA for eksempel er skadet og ikke kan repareres, slutter virus å være smittsomme. Imidlertid, blant de kjente virusene, er kjempevirus vanligvis veldig tøffe og vedvarende."
Claverie sier at virus fra de tidligste menneskene for å bo i Arktis kan dukke opp. Vi kan til og med se virus av lang utryddede hominidarter som neandertalerne og Denisovans, som slo seg ned i Sibir og ble utsatt for forskjellige virussykdommer. I Russland ble restene av neandertalere 30-40.000 år gamle funnet. Menneskelige bestander har bodd der, har vært syke og døde i tusenvis av år.
"Muligheten for at vi kan fange viruset fra en lang utdødd neandertaler, antyder at ideen om at viruset kan" utryddes "fra planeten er feil og gir oss en falsk trygghet. Dette er grunnen til at vaksineforsyninger bør oppbevares i tilfelle."
Siden 2014 har Claverie analysert DNA-innhold i permafrost på jakt etter den genetiske signaturen til virus og bakterier som kan infisere mennesker. Han fant mange bakterier som kan være farlige for mennesker. Bakterier har DNA som koder for virulensfaktorer: molekyler som patogene bakterier og virus produserer som øker deres evne til å infisere en vert.
Claveries team oppdaget også flere DNA-sekvenser som ser ut til å ha kommet fra virus, inkludert herpes. Men det er ennå ikke funnet spor av kopper. Av åpenbare grunner forsøkte de ikke å gjenopplive noen av patogenene.
Det kan godt hende at patogener, som mennesker allerede er vant til, kan manifestere seg andre steder, og ikke bare fra is eller permafrost.
I februar 2017 sa forskere fra NASA at de hadde funnet mikrober 10-50.000 år gamle i krystaller i en meksikansk gruve. Disse bakteriene var lokalisert i Cave of Crystals, en del av en gruve i Naiza i Nord-Mexico. Hulen inneholder mange melkehvite krystaller av mineralet selenitt, som har dannet seg over hundretusener av år.
Bakteriene ble fanget i små, flytende lommer med krystaller, men så snart de ble tatt ut, gjenopplivet de og begynte å formere seg. Disse mikroberne er genetisk unike og kan godt være nye arter, men forskere har ennå ikke publisert arbeidet sitt.
Enda eldre bakterier ble funnet i Lechugilla Cave i New Mexico, 300 meter under jorden. Disse mikroberne har ikke sett overflaten på over 4 millioner år. Hulen har aldri sett sollys og har blitt isolert i 10.000 år fra overflatevann.
Til tross for dette viste bakteriene på en eller annen måte å være resistente mot 18 typer antibiotika, inkludert medisiner som ble ansett som det "siste hinderet" i kampen mot infeksjoner. I en studie publisert i desember 2016 fant forskere at bakteriene kjent som Paenibacillus sp. LC231 var resistent mot 70% av antibiotika.
Fordi bakteriene var fullstendig isolert i hulen i fire millioner år, kom de ikke i kontakt med mennesker eller antibiotika vi bruker for å behandle infeksjoner. Det viser seg at deres resistens mot antibiotika på en eller annen måte fremsto på en annen måte.
Forskere mener at bakterier som ikke skader mennesker, blant mange andre, utvikler naturlig antibiotikaresistens. Det vil si at denne veldig antibiotikaresistensen har eksistert i millioner eller til og med milliarder av år.
Det er klart at slik antibiotikaresistens ikke kunne utvikle seg på klinikken under bruk av antibiotika.
Årsaken til dette er at mange typer sopp og til og med andre bakterier naturlig produserer antibiotika for å få et konkurransefortrinn i forhold til andre mikrober. Slik oppdaget Fleming først penicillin: bakteriene i petriskålen døde etter å ha blitt forurenset med antibiotikaproduserende muggsopp.
I huler der mat er knapp, må organismer være hensynsløse hvis de vil overleve. Bakterier som Paenibacillus kan ha måttet utvikle antibiotikaresistens for å unngå død fra konkurrerende organismer.
Dette forklarer hvorfor bakterier bare er resistente mot naturlige antibiotika som kommer fra bakterier og sopp, og utgjør omtrent 99,9% av alt antibiotika vi bruker. Bakterier har aldri møtt kunstige antibiotika, så de har ingen resistens mot dem.
"Vårt arbeid og andres arbeid viser at antibiotikaresistens ikke er noe nytt," sa mikrobiolog Hazel Barton ved University of Akron, Ohio, som ledet studien. "Organisasjonene våre har blitt isolert fra overflatearter i 4-7 millioner år, men spenningen de har er genetisk identisk med den som finnes i overflatearter. Dette betyr at disse genene er minst like gamle og ikke dukket opp fordi folk begynte å bruke antibiotikabehandling."
Selv om Paenibacillis ikke er skadelig for mennesker, kan den i teorien overføre sin antibiotikaresistens til andre patogener. Men siden den er isolert under 400 meter med stein, virker dette lite sannsynlig.
Ikke desto mindre er naturlig antibiotikaresistens mot antibiotika sannsynligvis så utbredt at mange av bakteriene som kommer fra smeltepermafrosten allerede kan ha den. Til støtte for dette, i en studie fra 2011, hentet forskere ut DNA fra bakterier som ble funnet i 30 000 år gammel permafrost i Beringhavet. De fant gener som koder for resistens mot beta-laktam, tetracyklin og glykopeptidantibiotika.
Er det verdt å bekymre seg?
Det antas at risikoen for utseendet av sykdomsfremkallende mikrober fra permafrosten iboende er ukjent, så det er ingen grunn til bekymring. I stedet må vi fokusere på de mer eksplisitte truslene fra klimaendringer. Når jorden for eksempel varmer, kan nordlige land bli mer utsatt for utbrudd av "sørlige" sykdommer som malaria, kolera og dengue, ettersom patogenene deres trives i varmen.
Det er også en mening om at vi ikke bør ignorere risikoen når vi ikke kan tallfeste dem.
"Det er en sjanse for ikke-null at patogene mikrober kan dukke opp igjen og infisere oss," sier Claverie. “Hvor sannsynlig dette er er ikke kjent ennå, men det er sannsynlig. Kanskje disse bakteriene kan kureres med antibiotika, resistente bakterier, et virus. Hvis patogenet ikke har vært i kontakt med mennesker på lenge, vil ikke immunforsvaret være klart. Så det er fare."
ILYA KHEL
