Nuo Alexanderio Flemingo pirmųjų antibiotikų – penicilino – atradimo praėjo beveik šimtas metų. Bakterijos atsakė, išsivystydamos atsparumą antibiotikams. Šis mūšis begalinis: praleisdami tiek daug laiko su patogenais, kartais pasiekiame savotišką natūralų patą.
O kas nutiktų, jei staiga susidurtume su mirtinais virusais ir bakterijomis, tūkstančius metų neregėtais ar su kuriais iš viso niekada nesame susitikę? Klimato kaita tirpdo tūkstantmečius išsilaikiusį amžinąjį įšalą, ir šildamos dirvos paskleidžia po ilgo miego atgijusius senovinius virusus ir bakterijas.
2016 rugpjūtį, šiaurės poliaratyje esančiame nuošaliame Sibiro tundros kampelyje Jamalo pusiasalyje, 12 metų berniukas mirė ir mažiausiai dvidešimt žmonių atsidūrė ligoninėje, užsikrėtę juodlige.
Manoma, kad daugiau nei prieš 75 metus nugaišo juodlige užsikrėtęs elnias, jo palaikus palaidojo sušalusios dirvos – amžinojo įšalo – sluoksnis. Ir jis buvo čia iki 2016 metų karščio bangos, kai amžinasis įšalas ištirpo.
Atitirpo ir elnio palaikai, o juodligės užkratas pateko į gretimą vandenį ir dirvą, paskui – ir į maistą. Užsikrėtė daugiau nei 2000 netoliese besiganiusių elnių, pasitaikė ir keli žmonių užsikrėtimo atvejai.
Baiminamasi, kad tai nebebus pavienis atvejis.
Žemei šylant, tirps vis daugiau amžinojo įšalo. Įprastai kiekvieną vasarą žemė atitirpsta iki 50 cm gylio. Bet dėl globalinio atšilimo pamažu atsidengia vis senesni amžinojo įšalo sluoksniai.
Sušalusi amžinojo įšalo žemė – ideali slėptuvė bakterijoms, kur jos gali ilgai išlikti gyvybingos. Labai ilgai, gal net milijonus metų. Tai reiškia, kad po tirpstančiu ledu gali būti ligų Pandoros skrynia.
Poliariniame rate temperatūra kyla sparčiai, maždaug tris kartus sparčiau, nei likusiame pasaulyje. Ledui ir amžinajam įšalui tirpstant, gali pasklisti kiti užkratai.
„Amžinasis įšalas labai gerai išsaugo bakterijas ir virusus, nes jis šaltas, jame nėra deguonies ir tamsu, – sako evoliucijos biologas Jean-Michel Claverie iš Marselio universiteto Prancūzijoje. – Senuose amžinojo įšalo sluoksniuose gali būti išlikę žmones ar gyvūnus galintys užkrėsti patogeniški virusai, taip pat ir senovėje sukėlę epidemijas visame pasaulyje.“
Vien XX amžiaus pradžioje nuo juodligės krito daugiau nei milijonas elnių. Gilius kapus kasti nelengva, tad didžioji dalis gaišenų buvo užkastos negiliai, 7000 kapaviečių, išsibarsčiusių šiaurinėje Rusijos dalyje.
Tačiau didelę baimę kelia nežinia, ką dar slepia sušalusi dirva.
Žmonės ir gyvūnai amžinajame įšale laidoti per amžius, tad gali pasklisti ir kiti užkrečiamų ligų sukėlėjai. Pavyzdžiui, mokslininkai Aliaskos tundroje masinėse kapavietėse užkastuose palaikuose aptiko nepažeistus 1918 metų ispaniškojo gripo virusus. Sibire tikriausiai užkasti ir raupų bei buboninio maro sukėlėjai.
2011 metų studijoje Borisas Revichas ir Marina Podolnaja rašė: „Galima amžinojo įšalo tirpsmo pasekmė yra mirtinų XVIII a. ir XIX a. infekcijų vektorių sugrįžimas, ypač šalia kapinių, kuriose palaidotos šių susirgimų aukos.“
Pavyzdžiui, XIX amžiaus dešimtajame dešimtmetyje Sibire buvo kilusi raupų epidemija. Viename mieste išmirė iki 40 proc. gyventojų. Jų kūnai buvo palaidoti po viršutiniu amžinojo įšalo sluoksniu Kolymos upės krantuose. Po 120 metų Kolymos tėkmė pradėjo graužti krantus ir amžinojo įšalo tirpimas eroziją paspartino.
Praėjusio amžiaus dešimtajame dešimtmetyje Novosibirsko valstybinio virusologijos ir biotechnologijos tyrimų centro mokslininkai, vykdydami projektą, ištyrė akmens amžiaus žmogaus, rasto pietinėje Sibiro dalyje, Kalnų Altajaus regione, palaikus. Jie taip pat tikrino žmonių, mirusių per XIX a. epidemijas ir palaidotų Rusijos amžinajame įšale, palaikų bandinius.
Tyrėjai sako ant kūnų aptikę žaizdas, būdingas raupams. Nors paties raupų viruso jie nerado, aptiko viruso DNR fragmentus.
Tai tikrai nėra pirmas kartas, kai atgyja lede sušalusios bakterijos.
2005 metų tyrimo metu NASA mokslininkai sėkmingai atgaivino bakterijas, išbuvusias sušalusiame Aliaskos tvenkinyje 32 000 metų. Nuo pleistoceno periodo, kai Žemėje dar vaikštinėjo gauruotieji mamutai, lede išbuvę Carnobacterium pleistocenium mikrobai, ištirpus ledui, ėmė plaukioti lyg niekur nieko.
Po poros metų mokslininkams pavyko atgaivinti 8 milijonų metų amžiaus bakteriją, miegojusią Beacono ir Mullinso slėnių ledynų lede Antarktidoje. Vykdant tą patį tyrimą, bakterijas pavyko atgaivinti ir iš daugiau nei 100 000 metų senumo ledo.
Tačiau ne visos baterijos gali atgyti po suledėjimo amžinajame įšale. Juodligės bakterijos gali, nes formuoja itin atsparias sporas, galinčias daug šimtmečių ištverti užšaldymą.
Kitas sporas formuojantis, tad galintis ilgai ištverti amžinajame įšale, yra stabligės sukėlėjas ir Clostridium botulinum patogenas, sukeliantis botulizmą: retą susirgimą, galintį sukelti paralyžių ir netgi mirtį. Amžinajame įšale ilgai išgyventi gali ir kai kurie grybai.
Kai kurie virusai amžinajame įšale irgi gali ilgai lūkuriuoti tos amžinybės pabaigos.
2014 metų studijoje, J.M.Claverie vadovaujama komanda atgaivino du virusus, išbuvusius Sibiro amžinajame įšale 30 000 metų. Pavadinti Pithovirus sibericum ir Mollivirus sibericum, jie abu yra „gigantiškieji virusai“, nes, kitaip nei įprasti virusai, jie tokie dideli, kad matomi paprastu mikroskopu. Jie buvo atrasti 30 metrų gylyje po žeme pajūrio tundroje.
Vos atgaivinti, virusai greitai tapo užkrečiami. Mūsų laimei, konkrečiai šie virusai užkrečia tik vienaląstes amebas. Tačiau tyrimas rodo, kad tokiu pačiu būdu gali būti atgaivinti ir kiti, išties galintys užkrėsti žmones, virusai.
Be to, globalinis atšilimas nebūtinai turi tiesiogiai tirpdyti amžinąjį įšalą, kad kiltų grėsmė. Kadangi Arkties jūrinis ledas tirpsta, šiaurinę Sibiro pakrantę labiau veikia jūra. Todėl tampa pelninga ten esančių iškasenų – aukso, mineralų, dujų, naftos – gavyba.
„Dabar šie regionai apleisti ir gilaus amžinojo įšalo sluoksnių niekas nejudina, – sako J.M.Claverie. – Tačiau kasimas ir gręžimas šiuos sluoksnius gali pasiekti. Jei ten tebėra gyvybingo užkrato, gali kilti katastrofa.“
Labiausiai tikėtini tokių infekcijų sukėlėjai – gigantiškieji virusai.
„Dauguma virusų už ląstelių ribų greitai sunyksta dėl šviesos poveikio, išdžiuvimo ar spontaninės biocheminės degradacijos, – sako J.M.Claverie. – Pavyzdžiui, jeigu jų DNR nepataisomai sugadinama, virusai užkrėsti nebegali. Tačiau iš žinomų virusų, gigantiškieji virusai išsiskiria ypatingu atsparumu ir juos labai sunku sunaikinti.“
J.M.Claverie sako, kad gali sugrįžti pirmųjų Arktyje apsigyvenusių žmonių virusai. Gali pasirodyti netgi seniai išnykusias homininų rūšis, pavyzdžiui, neandertaliečius ir denisoviečius, kamavę virusai. 30–40 tūkstančių metų amžiaus neandertaliečių liekanos aptiktos Rusijoje. Žmonių populiacijos čia gyveno, sirgo ir mirė tūkstančius metų.
„Galimybė pasigauti seniai išnykusių neandertaliečių virusą rodo, kad pati virusų „pašalinimo“ iš planetos idėja yra klaidinga ir teikia apgaulingą saugumo jausmą, – pažymi J.M.Claverie. – Būtent todėl reikia laikyti vakcinų atsargas, dėl viso pikto.“
Nuo 2014-ųjų J.M.Claverie analizavo amžinojo įšalo sluoksniuose esančią DNR, ieškodamas žmones galinčių užkrėsti virusų ir bakterijų genetinių pėdsakų. Jis aptiko daugybės bakterijų, kurios tikriausiai pavojingos žmonėms, žymes. Bakterijų DNR užkoduoti virulentiškumo faktoriai: patogeniškų bakterijų ir virusų gaminamos molekulės, padidinančios jų galimybes užkrėsti nešiotoją.
J.M.Claverie komanda aptiko ir keletą virusų DNR fragmentų, tarp kurių ir herpeso (sukeliančio pūslelinę) viruso. Tačiau jokių raupų pėdsakų dar neaptiko. Dėl suprantamų priežasčių, jokių patogenų atgaivinti jie nebandė.
Tačiau nuo žmonių buvę atkirsti patogenai gali rastis ir iš kitur, ne tik iš ledo ar amžinojo įšalo.
2017 metų vasarį NASA mokslininkai pranešė aptikę 10–50 tūkstančių metų senumo mikrobus kristaluose Meksikos kasykloje.
Bakterijos buvo rastos Kristalų urve, Meksikos šiaurėje esančioje Naica kasykloje. Šiame urve daug pieno baltumo selenito mineralo kristalų, kurie susiformavo per šimtus tūkstančių metų.
Bakterijos laikėsi mažose skysčio ertmėse kristale, bet vos išlaisvintos atsigavo ir pradėjo daugintis. Šie mikrobai gali būti genetiškai unikalūs ir gali būti nauja rūšis, bet tyrėjai savo darbo dar nepublikavo.
Dar senesnės bakterijos rastos Lečugiljos urve Naujojoje Meksikoje, 300 metrų gylyje po žeme. Šie mikrobai paviršiaus neregėjo daugiau nei 4 milijonus metų.
Šiame urve amžina tamsa ir jis toks izoliuotas, kad vanduo iš paviršiaus urvą pasiekia tik maždaug per 10 000 metų.
Nepaisant to, bakterijos kažkaip tapo atsparios 18 antibiotikų tipų, tarp kurių ir vadinamieji „paskutiniosios vilties“ vaistai nuo infekcijų. 2016 gruodį publikuotoje studijoje tyrėjai išsiaiškino, kad Paenibacillus sp. LC231 bakterijos atsparios 70 proc. antibiotikų ir galėjo daugumą jų visiškai deaktyvuoti.
Kadangi šios bakterijos urvuose buvo visiškai izoliuotos keturis milijonus metų, jos nekontaktavo su žmonėmis ar infekcijų gydymui naudojamais antibiotikais. Tai reiškia, kad jų atsparumas antibiotikams turėjo atsirasti kažkokiu kitu būdu.
Mokslininkai mano, kad žmonėms nekenksmingos bakterijos yra vienos iš daugelio, kurioms atsparumas antibiotikams išsivystė natūraliai. Tai rodo, kad atsparumas antibiotikams egzistavo milijonus ar net milijardus metų.
Akivaizdu, toks senas atsparumas antibiotikams negalėjo išsivystyti dėl antibiotikų naudojimo infekcijų gydymui ligoninėse.
Jis atsirado, nes daug grybų tipų, ir netgi kitų bakterijų, antibiotikus gamina, kad įgautų kokurencinį pranašumą prieš kitus mikrobus. A.Flemingas taip ir atrado peniciliną: bakterijos petri lėkštelėje žuvo nuo antibiotikus išskiriančio pelėsio.
Urvuose, kur maisto medžiagų stinga, organizmai, kad išgyventų, privalo būti negailestingi. Tokios bakterijos, kaip Paenibacillus, galėjo išsivystyti atsparumą antibiotikams, kad jų nenužudytų konkuruojantys organizmai.
Tai paaiškintų, kodėl bakterijos atsparios tik natūraliems, bakterijų ir grybelių antibiotikams, kurie sudaro apie 99,9 proc. visų dabar naudojamų antibiotikų. Su žmogaus sukurtais sintetiniais antibiotikais bakterijos niekada nėra susidūrusios, tad jiems ir neatsparios.
„Mūsų ir kitų kolegų darbai rodo, kad atsparumas antibiotikams toli gražu nėra nauja koncepcija, – pažymi tyrimui vadovavusi mikrobiologė Hazel Barton iš Akrono universiteto Ohajo valstijoje. – Mūsų tiriami organizmai nuo paviršiaus rūšių buvo izoliuoti 4–7 mln. metų, tačiau jų turimas atsparumas genetiškai identiškas paviršiuje esančių rūšių atsparumui. Tai reiškia, kad šie genai bent jau tokie pat seni ir neatsirado dėl žmonių gydymui naudojamų antibiotikų.“
Nors Paenibacillus nėra pavojingos žmonėms, teoriškai jos galėjo perduoti savo atsparumą antibiotikams kitiems patogenams. Bet kadangi nuo paviršiaus ją skiria 400 metrų uolienos, tai atrodo menkai tikėtina.
Kaip bebūtų, natūralus atsparumas antibiotikams tikriausiai yra taip paplitęs, kad daugelis iš amžinojo įšalo išsivaduojančių bakterijų gali jį turėti – 2011 metų studijoje mokslininkai išskyrė DNR iš 30 000 metų amžiaus amžinojo įšalo Beringo regiono tarp Rusijos ir Kanados. Jie aptiko genus, koduojančius atsparumą betalaktamo, tetraciklino ir glikopeptidų antibiotikams.
Ar turėtume dėl viso to nerimauti?
Vienas argumentas yra, kad amžinojo įšalo patogenų keliama grėsmė iš esmės nepažini, tad pernelyg dėl to ir jaudintis nereikėtų. Vietoje to turėtume dėmesį sutelkti konkretesnėms klimato kaitos keliamoms grėsmėms. Pavyzdžiui, Žemei šylant, šiauriniams kraštams kyla didesnė „pietinių“ ligų, pavyzdžiui, maliarijos, choleros ir Denge karštinės, protrūkių rizika, nes šie patogenai klesti aukštesnėje temperatūroje.
Kitas požiūris – neturėtume ignoruoti rizikos tik todėl, kad negalime jos įvertinti.
„Mūsų ir kitų darbai rodo, kad yra nenulinė tikimybė, jog patogeniški mikrobai gali atgyti ir mus užkrėsti, – sako J.M.Claverie. – Būtent kokia ši galimybė, nežinoma, bet tikimybė yra. Tai galėtų būti bakterijos, jautrios antibiotikams, arba atsparios bakterijos, arba virusas. Jei patogenas su žmonėmis ilgai nekontaktavo, mūsų imuninė sistema tokiam susitikimui nebūtų pasirengusi. Tad taip, tai galėtų būti pavojinga.“
Pagal BBC inf. parengė Vytautas Povilaitis.
