Пробужденные микробы из вечной мерзлоты могут заразить современные клетки, сея хаос

Древние патогены, ускользающие из тающей вечной мерзлоты, имеют потенциал для выживания в современных микробных сообществах, иногда убивая их разнообразие и становясь доминирующим штаммом. В дальнейшем последствия этого непредсказуемы — и именно эта непредсказуемость больше всего беспокоит ученых. Исследование опубликовано в журнале PLOS Computational Biology.

Чтобы достичь этих результатов, ученые использовали детальное компьютерное моделирование, в котором цифровой вирусоподобный патоген из прошлого помещается в цифровую чашку Петри с другими бактериоподобными хозяевами. Затем они нажимают «перейти» и смотрят, что разворачивается. 

«Мы используем искусственные симуляции жизни. У вас есть эти цифровые организмы, похожие на компьютерные программы, которые конкурируют за ресурсы. Хотя они довольно абстрактны, они действуют как бактерии. Они используют ресурсы для роста, конкурируют, размножаются и взаимодействуют с окружающей средой аналогичным образом», — сказал Джованни Строна, ведущий автор исследования из Объединенного исследовательского центра Европейской комиссии и Хельсинкского университета.

Наряду с преимуществом отсутствия работы с реальными микробами, симуляции позволяют исследователям повторять симуляции снова и снова, точно настраивая множество различных переменных. 

Моделирование показало, что древние вторгшиеся патогены часто могут выживать и развиваться в современном микробном сообществе, что само по себе является поразительным открытием. Кроме того, древние бактерии были очень успешными. Примерно в трех процентах случаев древний патоген побеждал современные бактерии и становился доминирующим видом. 

В других случаях древний патоген фактически увеличивал микробное разнообразие. В одном проценте случаев захватчики давали непредсказуемые результаты, что больше всего беспокоило.

«Захватчик с «правильными» характеристиками может потерпеть неудачу, в то время как некоторые захватчики, которые казались маловероятными, на самом деле могут быть очень успешными и очень неприятными для сообщества», — объяснил Строна.

«Плохая новость заключается в полной непредсказуемости процесса, поскольку он говорит нам о том, что к нему очень трудно подготовиться», — добавил он. 

Поскольку глобальные температуры продолжают расти и расти, существует вполне реальная возможность того, что спящие микробы, замороженные в ледяных шапках и вечной мерзлоте на протяжении тысячелетий, могут быть вновь пробуждены и выпущены в окружающую среду .

Хотя большое беспокойство вызывает то, могут ли эти древние патогены заразить людей и вызвать новую пандемию, новое исследование выявляет гораздо более тонкую, но не обязательно менее разрушительную угрозу. 

Возвращая микробы обратно в давно существовавшую среду, они вмешиваются в драгоценное равновесие, которое, возможно, было стабильным в течение тысяч лет. Подобно эффекту бабочки, повторное появление крошечного микроорганизма может иметь серьезные последствия для более широкой экосистемы. 

«Воздействие со структурой экологических сообществ — нехорошее дело, даже если чистое разнообразие осталось прежним или даже если у вас есть увеличение разнообразия», — продолжил Строна. 

«У нас могут быть своего рода каскадные эффекты, которые совершенно непредсказуемы. Вы можете вызвать каскадные эффекты, которые могут разрушить экосистемы или привести к новым вымираниям», — сказал он.

Это тоже может напрямую повлиять на людей. Как и все живые существа, мы неразрывно связаны с триллионами микроорганизмов, которые живут в нас и вокруг нас. Добавление в смесь новых нежелательных персонажей может нарушить давние балансы, повысив риск болезней и бедствий. 

«Что касается здоровья человека, мы можем в конечном итоге испортить ситуацию, которая долгое время была стабильной», — добавил он.