Gennem vores planets historie har mennesker eksisteret sammen med bakterier og vira. Vi kiggede efter måder at modstå buksepest og kopper, og som svar de søgte efter måder at inficere os på. Vi har brugt antibiotika i næsten et århundrede, lige siden Alexander Fleming opdagede penicillin. Som svar har bakterierne udviklet antibiotikaresistens. Der er ingen afslutning på slaget. Vi bruger så meget tid med patogener, at vi skiftes rundt om at stampe hinanden. Hvad sker der dog, hvis vi pludselig støder på dødbringende bakterier og vira, som ikke er blevet stødt på i tusinder af år eller aldrig er blevet set?
Måske vil vi snart finde ud af det. Klimaændringer resulterer i smeltning af permafrostjord, der er frosset i tusinder af år, og når jorden smelter, dukker antikke vira og bakterier op, der kommer til liv og vender tilbage til livet.
I august 2016, i et fjerntliggende hjørne af den sibirske tundra, på Yamal-halvøen, døde en 12-årig dreng, og mindst tyve mennesker blev indlagt på hospitalet efter at have fået anthrax.
Det blev antydet, at for mere end 75 år siden døde en hjort, der var inficeret med miltbrand, og dens frosne skelet blev fanget under et lag af frosset jord, under permafrost. Han forblev der indtil sommeren 2016, hvor permafrosten optøede på grund af intens varme. Således frigav hun liget af en hjort og en miltbrandsmitte i det nærmeste vand og jord og derefter i fødevareforsyningen. Folk er truet.
Den skræmmende ting er, at dette muligvis ikke er en isoleret hændelse.
Jorden varmer op og optøer mere permafrost. Under normale forhold optøer overfladen af permafrost, cirka 50 centimeter dyb, hver sommer. Men global opvarmning afslører gradvis gamle permafrostlag.
Salgsfremmende video:
Frosset flerårig jord er et ideelt sted for bakterier at holde sig i live i lange perioder, måske millioner af år. Dette betyder, at smeltende is potentielt kan åbne en Pandoras æske med sygdomme.
Temperaturerne i den arktiske cirkel stiger hurtigt, cirka tre gange hurtigere end resten af verden. Andre smitsomme stoffer kan også komme ud.
”Permafrosten er en fremragende holder af bakterier og vira, fordi det er koldt, mørkt og mangler ilt,” siger evolutionærbiolog Jean-Michel Claverie fra University of Aix-Marseille i Frankrig. "Patogene vira, der kan inficere dyr og planter, kan have været opbevaret i gamle permafrostlag af jord, inklusive dem, der førte til globale epidemier i fortiden."
I begyndelsen af det 20. århundrede døde mere end en million rensdyr af miltbrand. I nord er det ikke let at grave dybe grave, så de fleste af disse kroppe blev begravet tæt på overfladen i 7.000 spredte grave i det nordlige Rusland.
Hvad ellers kunne være skjult under den frosne jord?
Mennesker og dyr er blevet begravet i permafrosten i hundreder af år, så det er muligt, at andre smitsomme stoffer også kan komme ud. For eksempel har forskere fundet fragmenter af RNA for den spanske influenzavirus i lig, der er massivt begravet i Alaskan-tundraen. Kopper og bobleplagen er også begravet i Sibirien. I en undersøgelse fra 2011 skrev Boris Revich og Marina Podolnaya: "Som et resultat af smeltning af permafrost kan vektorer af dødbringende infektioner i det 18. og 19. århundrede vende tilbage, især i nærheden af kirkegårde, hvor ofrene for disse infektioner blev begravet."
I 1890'erne fandt der en alvorlig kopperepidemi sted i Sibirien. En by mistede op til 40% af sin befolkning. Ligene blev begravet under det øverste lag af permafrost på bredden af Kolyma-floden. Efter 120 år begyndte oversvømmelser af Kolyma-floden at erodere bredderne, og smeltningen af permafrosten fremskyndede denne erosionsproces.
I et projekt, der begyndte i 1990'erne, studerede forskere fra det statlige forskningscenter for virologi og bioteknologi i Novosibirsk resterne af stenalder-mennesker, der findes i det sydlige Sibirien, i Altai-regionen. De studerede også prøver fra ligene af mennesker, der døde under virusepidemier i det 19. århundrede og blev begravet i Rusland i permafrosten.
Forskere siger, at de har fundet kroppe med mavesår, der er karakteristiske for kopper. Selvom de ikke fandt selve koppeviruset, fandt de DNA-fragmenter.
Naturligvis er dette ikke første gang, at bakterier, der er frosset i is, kommer til live igen.
I en undersøgelse fra 2005 genopløgte NASA-forskere med succes bakterier fanget i en frosset dam i Alaska i 32.000 år. En mikrobe kaldet Carnobacterium pleistocenum er blevet frosset siden Pleistocen, hvor uldne mammuter stadig strejfede rundt om Jorden. Så snart isen smeltede, begyndte de at svømme igen, som om intet var sket.
To år senere kunne forskerne genoplive en 8 millioner år gammel bakterie, der havde sovet i is under en gletsjer i Beacon- og Mullins-dale i Antarktis. I den samme undersøgelse blev bakterier udvundet fra is, der var mere end 100.000 år gammel.
Imidlertid kan ikke alle bakterier komme tilbage til livet, efter at de er frosset i permafrost. Miltsbrandbakterierne kan gøre dette, fordi de danner ekstremt hårde sporer, der kan leve frosne i meget lang tid.
Andre bakterier, der kan danne sporer og dermed overleve i permafrost, inkluderer tetanus og Clostridium botulinum, der er ansvarlig for botulisme, en sjælden sygdom, der kan forårsage lammelse og død. Nogle svampe kan også overleve i permafrost i lang tid.
Nogle vira kan også overleve i lange perioder.
I en undersøgelse fra 2014 genopløgte forskere ledet af Claveri to vira fanget i Siberiens permafrost i 30.000 år. Kendt som Pithovirus sibericum og Mollivirus sibericum betragtes de som "gigantiske vira", fordi de i modsætning til de fleste vira er så store, at de kan ses under et normalt mikroskop. De blev fundet i en dybde på 30 meter i kysttundraen.
Vira blev smitsom umiddelbart efter genoplivningen. Heldigvis for os inficerer disse bestemte vira kun enkeltcellede amøber. Forskning antyder imidlertid, at andre vira, der kan inficere mennesker, også kan blive genfødt.
Derudover behøver global opvarmning ikke at smelte permafrost for at udgøre en trussel. Efterhånden som den arktiske havis smelter, bliver den nordlige kyst i Sibirien lettere at nå med havet. Det er klart, at dens industrielle udvikling bliver mere rentabel, herunder udvinding af guld og mineraler, boring af oliebrønde og udvinding af naturgas.
”I øjeblikket er disse områder tomme, og ingen rører ved de dybe lag af permafrost,” siger Claverie.”Men disse gamle lag kan opnås under udgravnings- og boreoperationer. Hvis levedygtige virioner stadig bor der, vil det være en katastrofe."
Kæmpe vira kan være de mest sandsynlige skyldige i et viralt udbrud.
”De fleste vira inaktiveres hurtigt uden for værtsceller på grund af lys, udtørring eller spontan biokemisk nedbrydning,” siger Claverie.”For eksempel, hvis deres DNA er beskadiget og ikke kan repareres, ophører vira med at være infektiøs. Blandt de kendte vira er gigantvira imidlertid normalt meget hårde og vedvarende."
Claverie siger, at vira fra de tidligste mennesker til beboelse i Arktis kunne opstå. Vi kan måske endda se vira af længe-uddøde hominidarter som neandertalerne og Denisovans, der bosatte sig i Sibirien og blev udsat for forskellige virussygdomme. I Rusland blev resterne af neandertalerne 30-40.000 år gamle fundet. Menneskelige populationer har boet der, har været syge og døde i tusinder af år.
”Muligheden for, at vi kunne fange virussen fra en lang uddødd neandertaler, antyder, at ideen om, at virussen kan udryddes” fra planeten, er forkert og giver os en falsk følelse af sikkerhed. Dette er grunden til, at vaccineforsyninger skal opbevares for alle tilfælde.”
Siden 2014 har Claverie analyseret DNA-indhold i permafrost på jagt efter den genetiske signatur af vira og bakterier, der kan inficere mennesker. Han fandt mange bakterier, der kan være farlige for mennesker. Bakterier har DNA, der koder for virulensfaktorer: molekyler, som patogene bakterier og vira producerer, hvilket øger deres evne til at inficere en vært.
Claveries team opdagede også flere DNA-sekvenser, der ser ud til at komme fra vira, herunder herpes. Men der er endnu ikke fundet spor af kopper. Af åbenlyse grunde forsøgte de ikke at genoplive nogen af patogenerne.
Det kan godt være, at patogener, hvorfra mennesker allerede er uvante, kan manifestere sig andre steder, og ikke kun fra is eller permafrost.
I februar 2017 sagde forskere fra NASA, at de havde fundet mikrober 10-50.000 år gamle i krystaller i en mexicansk mine. Disse bakterier var placeret i Cave of Crystals, en del af en mine i Naiza i det nordlige Mexico. Hulen indeholder mange mælkehvide krystaller af mineralet selenit, der har dannet sig over hundreder af tusinder af år.
Bakterierne blev fanget i små, flydende lommer med krystaller, men så snart de blev taget ud, genoplivet de og begyndte at formere sig. Disse mikrober er genetisk unikke og kan godt være nye arter, men forskere har endnu ikke offentliggjort deres arbejde.
Selv ældre bakterier blev fundet i Lechugilla Cave i New Mexico, 300 meter under jorden. Disse mikrober har ikke set overfladen i over 4 millioner år. Hulen har aldrig set sollys og er blevet isoleret i 10.000 år fra overfladevand.
På trods af dette viste bakterierne på en eller anden måde sig at være resistente over for 18 typer antibiotika, herunder lægemidler, der blev betragtet som den "sidste hindring" i kampen mod infektioner. I en undersøgelse offentliggjort i december 2016 fandt forskere, at bakterierne kendt som Paenibacillus sp. LC231 var resistent over for 70% antibiotika.
Da bakterierne var fuldstændigt isoleret i hulen i fire millioner år, kom de ikke i kontakt med mennesker eller antibiotika, vi bruger til at behandle infektioner. Det viser sig, at deres resistens over for antibiotika på en eller anden måde syntes anderledes.
Forskere mener, at bakterier, der ikke skader mennesker, blandt mange andre, udvikler naturlig antibiotisk resistens. Det vil sige, denne meget antibiotiske resistens har eksisteret i millioner eller endda milliarder af år.
Naturligvis kunne en sådan antibiotikaresistens ikke udvikle sig i klinikken under brugen af antibiotika.
Årsagen hertil er, at mange typer svampe og endda andre bakterier naturligt producerer antibiotika for at få en konkurrencefordel i forhold til andre mikrober. Sådan opdagede Fleming først penicillin: bakterierne i petriskålen døde efter at være forurenet med antibiotikaproducerende forme.
I huler, hvor fødevarer er knappe, skal organismer være hensynsløse, hvis de vil overleve. Bakterier som Paenibacillus kan have været nødt til at udvikle antibiotikaresistens for at undgå død fra konkurrerende organismer.
Dette forklarer, hvorfor bakterier kun er resistente over for naturlige antibiotika, der kommer fra bakterier og svampe, og udgør omkring 99,9% af alt antibiotika, vi bruger. Bakterier har aldrig fundet kunstige antibiotika, så de har ingen resistens mod dem.
”Vores arbejde og andres viser, at antibiotikaresistens ikke er noget nyt,” sagde mikrobiolog Hazel Barton fra University of Akron, Ohio, der ledede undersøgelsen.”Vores organismer har været isoleret fra overfladearter i 4-7 millioner år, men den robusthed, de har, er genetisk identisk med den, der findes i overfladearter. Det betyder, at disse gener er mindst lige så gamle og ikke vises, fordi folk begyndte at bruge antibiotikabehandling."
Selvom Paenibacillis ikke er skadelig for mennesker, kan den i teorien overføre sin antibiotikaresistens til andre patogener. Men da det er isoleret under 400 meter med sten, synes dette usandsynligt.
Ikke desto mindre er den naturlige antibiotikaresistens over for antibiotika sandsynligvis så udbredt, at mange af de bakterier, der stammer fra den smeltende permafrost, allerede kan have den. Til støtte for dette udviste forskere i en undersøgelse fra 2011 DNA fra bakterier fundet i 30.000 år gammel permafrost i Beringhavet. De fandt gener, der koder for resistens over for beta-lactam, tetracycline og glycopeptid-antibiotika.
Er det værd at bekymre sig?
Det antages, at risikoen for forekomst af patogene mikrober fra permafrosten i sig selv er uvidende, så der er ingen grund til at bekymre sig. I stedet skal vi fokusere på de mere eksplicitte trusler fra klimaændringer. Når jorden for eksempel opvarmes, kan de nordlige lande blive mere modtagelige for udbrud af "sydlige" sygdomme som malaria, kolera og dengue, da deres patogener trives i varmen.
Der er også en opfattelse om, at vi ikke bør ignorere risiciene, når vi ikke kan kvantificere dem.
”Der er en ikke-nul-chance for, at patogene mikrober kan dukke op igen og inficere os,” siger Claverie.”Hvor sandsynligt dette er vides endnu ikke, men det er sandsynligt. Måske kan disse bakterier helbredes med antibiotika, resistente bakterier, en virus. Hvis patogenet ikke har været i kontakt med mennesker i lang tid, er immunsystemet ikke klar. Så der er fare."
ILYA KHEL