دراسة جديدة تحذر من مخاطر “ مسببات الأمراض التي تسافر عبر الزمن ”

قم بالتسجيل في النشرة العلمية الخاصة بـ CNN’s Wonder Theory. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

سي إن إن
–

مع ارتفاع درجة حرارة المناخ ، اقترح العلماء أن “مسببات الأمراض التي تسافر عبر الزمن” والتي يطلقها ذوبان الجليد الدائم في القطب الشمالي قد تشكل خطرًا على النظم البيئية الحديثة.

دائمة التجمد هي طبقة صلبة من الأرض المتجمدة مصنوعة من التربة والرمل والصخور بداخلها مناطق خطوط العرض العالية أو المرتفعات مثل جرينلاند وألاسكا وسيبيريا وهضبة التبت وشمال كندا. توصل بحث جديد إلى أن هذه الطبقة الجليدية تحبس الميكروبات التي تظل كامنة لفترات طويلة من الزمن ، لكن ارتفاع درجة حرارة كوكب الأرض يمكن أن يخلق ظروفًا مناسبة لهذه العوامل الممرضة للعودة من الماضي.

لفهم التأثيرات البيئية المحتملة بشكل أفضل ، قام فريق دولي من الباحثين بنمذجة رقمية للتفاعلات بين فيروس قديم والبكتيريا الحديثة في دراسة نُشرت في 27 يوليو في المجلة. علم الأحياء الحسابي PLOS.

من خلال عشرات الآلاف من التكرارات ، تابع فريق الدراسة كيف أثر الفيروس على تنوع الأنواع في المجتمع البكتيري. تسبب حوالي 1٪ من الفيروسات القديمة في اضطرابات كبيرة في النظم البيئية الرقمية. العامل الممرض إما زاد التنوع بنسبة تصل إلى 12٪ أو ، على العكس من ذلك ، قلل من تنوع الأنواع بنسبة 32٪. لم ينج الغزاة الفيروسيون فحسب ، بل تطوروا بمرور الوقت ، مما أدى إلى عدم توازن النظام.

استخدم الباحثون برنامجًا يسمى Avida لمحاكاة ما إذا كانت مسببات الأمراض ستنجح في اختراق نظام بيئي. في شبكة ثنائية الأبعاد ، تفاعلت الكائنات البكتيرية مع بيئتها للتنافس على الطاقة والفضاء. يمكن للمنافسين الذين وجدوا مكانهم المتخصص أن يتكاثروا ويعيشوا خلال الدورات.

عند القيام بذلك ، كانت هناك أخطاء طفيفة في التكاثر خلقت التنوع الجيني ، مما أدى إلى تعقيد أكثر النظام البيئي. عندما دخل الفيروس هذه البيئة ، مثل أي طفيلي آخر ، كان قادرًا فقط على الحصول على الطاقة عن طريق ترشيح مضيفات بكتيرية مناسبة. لم يتمكن المضيفون بعد ذلك من تلقي الطاقة التي يحتاجونها للبقاء على قيد الحياة أو التكاثر ، ثم ماتوا بعد ذلك.

هل هذا يعني أن ما يقرب من ثلث البشر والكائنات الحية الأخرى معرضون لخطر الموت قريبًا من مرض فيروسي مستيقظ؟ لا ، لكن المؤلف الرئيسي جيوفاني سترونا والمؤلف المشارك كوري برادشو قالا إن النتائج تضيف طبقة أخرى من القلق لمخاطر ارتفاع درجة حرارة المناخ باستمرار.

في العقدين الماضيين ، تم تخصيص المزيد من الأبحاث لفهم عواقب ذوبان الجليد الدائم في مناطق القطب الشمالي ، مثل أ يناير 2022 دراسة ناسا التي بحثت في آثار إطلاق الكربون أثناء أحداث الذوبان المفاجئ ونظرة جان ميشيل كلافيري التي استمرت عقدًا من الزمن في مسببات الأمراض المعدية المحبوسة في التربة الصقيعية.

كلافيري ، أستاذ فخري في الطب وعلم الجينوم في كلية الطب بجامعة إيكس مرسيليا ، أعاد إحياء ما أسماه فيروسات “الزومبي” من التربة الصقيعية في عامي 2014 و 2015 ، وقد أبلغ هو وفريقه عن خمس عائلات جديدة من الفيروسات القديمة القادرة على إصابة الأميبات في دراسة أُجريت في فبراير ، كما ذكرت سابقًا شبكة سي إن إن. أثبت البحث الذي قاده كلافيري أن الميكروبات القديمة يمكن أن تظل معدية على الرغم من كونها كامنة لعشرات الآلاف من السنين.

باستخدام هذا الافتراض من عمل كلافيري ، صمم برادشو ، مدير مختبر البيئة العالمية في جامعة فليندرز في أستراليا ، وسترونا ، الباحث الأول في مركز البحوث المشتركة التابع للمفوضية الأوروبية ، محاكاة لتحديد العواقب التي يمكن أن تحدثها هذه العوامل الممرضة.

وقال برادشو إنه في حين أن 1٪ من مسببات الأمراض التي تسبب اضطرابًا كبيرًا تبدو منخفضة ، فإن 4 سكستيليون خلية تهرب من التربة الصقيعية كل عام. هذا أكثر بكثير من عدد النجوم في المجرة.

“واحد بالمائة من 4 سكستليون هو رقم لا يستطيع معظم الناس حتى تصوره. هناك الكثير والكثير من الفرص لحدوث ذلك. وقال لشبكة CNN في مقابلة عبر الهاتف: “الاحتمال نادر بالنسبة لفيروس واحد ، لكن هناك العديد من الفيروسات المحتملة”.

شبّه برادشو الفيروسات الموجودة في التربة الصقيعية بأي أنواع غازية أخرى. في العالم الحقيقي ، تفشل معظم الغزوات ، وهو ما عكسته الدراسة. وقال إن السبب الذي يجعلنا ما زلنا نواجه مشاكل مع الأنواع الغازية هو أن هناك الكثير من المقدمات على النظام البيئي.

اقرأ أكثر: الأنواع الغازية حول العالم بالصور

قال سترونا إنه خلال أحداث الغزو الناجحة للدراسة ، فإن الخسارة الناتجة عن تنوع الأنواع بنسبة 32٪ لا تعني أن الفيروس قتل ثلث جميع البكتيريا في النظام البيئي الرقمي. بدلاً من ذلك ، فهذا يعني أن النظام البيئي بأكمله شهد خسارة في التنوع البكتيري بنسبة 32٪.

عندما أصابت الفيروسات البكتيريا وقتلت مضيفيها ، كانت التأثيرات على النظام البيئي كارثية. قال برادشو إن الموارد التي كانت موجودة في حالة توازن لم تعد متاحة بعد الآن ، لذلك اضطرت الأنواع المتبقية إلى سباق تسلح من أجل البقاء. الحيوانات المفترسة والفريسة قاتلوا من أجل استخدام الموارد التي تم تركها ، مما أدى إلى عدم توازن النظام. إذا كان هناك عدد أقل من الحيوانات المفترسة التي تستهلك الفريسة ، فقد ازدهرت الفريسة واكتظت بالسكان ثم استخدمت الكثير من الموارد. ثم أدى الإفراط في الإنتاج إلى خفض أعداد الفرائس في عملية الإعدام الطبيعية. إذا كان هناك المزيد من الحيوانات المفترسة ، فإنها ستستهلك الكثير من الفرائس للبقاء على قيد الحياة ، مما يؤدي إلى نفس النتيجة.

وجد الباحثون أن دخول الفيروس كان السبب الوحيد لهذا التقلب الكبير في تنوع الأنواع.

الكائنات الحية الحديثة ، بما في ذلك البشر ، لديها آليات دفاع طبيعية قليلة ، إن وجدت ، لمسببات الأمراض القديمة. قال سترونا وبرادشو إن الدراسة بالنسبة لفريق البحث هي دعوة للعمل أكثر من كونها تحذيرًا حقيقيًا.

قال الدكتور كيمبرلي مينر ، عالم المناخ في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا ، كاليفورنيا: “لسنا بحاجة إلى دق ناقوس الخطر الآن”. وقالت إنها تعتقد أن هناك مخاوف أكثر إلحاحًا من أزمة المناخ يمكن السيطرة عليها بشكل أكبر ، مثل إبطاء إنتاج الكربون في الغلاف الجوي.

قال مينر ، الذي لم يشارك في هذا البحث ، إن الدراسة هي خطوة أولى رائعة في تحديد المخاطر من هذه المتغيرات غير المعروفة. لكن احتمال الإصابة من هذه العوامل الممرضة المستجدة لا يزال “بعيد الاحتمال إلى حد كبير”.

المناطق التي تحتوي على التربة الصقيعية للأرض قليلة السكان. إذا نجحت مسببات الأمراض القديمة في الهروب بطريقة ما ، فسيواجهون صعوبة في العثور على الأشخاص للإصابة. علاوة على ذلك ، تذوب التربة الصقيعية تدريجيًا على مدار العام بمعدل حوالي 1.2 بوصة (3 سنتيمترات) في الموسم ، ويتم إطلاق معظم الخلايا البالغ عددها 4 سكستيليون خلال هذا الذوبان التدريجي ، كما قال مينر.

وأوضحت أن الذوبان المفاجئ في التربة الصقيعية في القطب الشمالي ، والذي يحدث أحيانًا بأسرع ما يمكن لبضعة أيام ، هو “أكثر ما يقلقنا من حيث إطلاق الكائنات الحية التي لا نعرفها”.

مع زيادة متوسط ​​درجة الحرارة العالمية ، ستصبح حالات الذوبان المفاجئ هذه أكثر شيوعًا. بعد ارتفاع قياسي في درجات الحرارة في يوليو ، التقطت لقطات من الطائرات بدون طيار أكبر حفرة في سيبيريا غارقة في التربة الصقيعية مع ذوبان الجليد تحت الأرض.

أشار سترونا وبرادشو إلى الحاجة إلى مزيد من البحث لتوسيع الآثار المترتبة على النتائج التي توصلوا إليها لتشمل البشر أو الحيوانات. قال الباحثان إن نيتهما كانت تقديم إطار عمل لتقييم مخاطر الغزاة البيولوجيين من حقبة ماضية.

قال مؤلفو الدراسة إن الإجراء الوقائي الوحيد في كل هذه الحالات – سواء كان ارتفاع مستوى سطح البحر أو الحرارة القاتلة أو مسببات الأمراض الناشئة – هو إبطاء أو وقف انبعاثات الكربون التي تؤدي إلى الاحتباس الحراري وحماية النظم البيئية في القطب الشمالي. وقالوا إنه بدون القيام بذلك ، لن تكون الآثار البيئية المتتالية خيالًا علميًا.