Ось уже майже сто років ми користуємося антибіотиками, відколи Олександр Флемінг відкрив пеніцилін. У відповідь на це бактерії мають стійкість до антибіотиків. Битві немає кінця. Ми проводимо так багато годин з патогенами, що по черзі заводимо один одного у глухий угол. Проте що відбудеться, якщо ми раптово зіткнемося зі смертельними бактеріями та вирусами, яких не зустрічали вже тисячі років чи не бачили ніколи?
Можливо, ми скоро дізнаємось. Зміни клімату виливаються таненням вічномерзлих ґрунтів, які були заморожені протягом тисяч років, і в міру танення ґрунтів виходять давні вируси та бактериї, які оживають та повертаються до життєдіяльності.

У серпні 2016 року у далекому куточку сибірської тундри, на півострові Ямал, помер 12-річний хлопчик і не менш як двадцять чоловік були госпіталізовані після зараження сибірською виразкою.

Було висунуто припущення, що понад 75 років тому олень, заражений сибірською виразкою, помер і його заморожений скелет опинився в пастці під кулею мерзлого ґрунту, під вічною мерзлотою. Він залишався там до літа 2016 року, коли через сильну спеку вічна мерзлота відтанула. Тим самим випустила труп оленя та інфекцію сибірської язви у найближчі води та ґрунт, а після і у продовольчий запас. Люди опинились під загрозою.
Страшно те, що це може бути не окремий випадок.

Земля нагрівається і відтає більше вічної мерзлоти. За нормальних умов поверхневі кулі вічної мерзлоти глибиною близько 50 сантиметрів підтають кожне літо. Але глобальне потепління поступово оголює старі кулі мерзлоти.

Замерзлий багаторічний ґрунт — ідеальне місце для того, щоб бактериї залишалися живими протягом тривалих періодів години, можливо, мільйони років. Це означає, що танучий лід може відкрити ящик Пандорі з хворобами.

“Вічна мерзлота – відмінний охоронець мікробів і вірусів, тому що вона холодна, темна і в ній немає кислорода”, – говорить еволюційний біолог Жан-Мішель Клавері з Екс-Марсельського університету у Франції. «Патогенні вируси, які можуть заражати тварин і рослин, могли зберігатися у старих вічних кулях ґрунту, включаючи і ті, що викликали глобальні епідемії у минулому».
Тільки на початку 20 століття понад мільйон північних оленів загинули від сибірської язви. На півночі не так просто викопати глибокі могили, тому більшість цих туш поховали близько до поверхні.
Що ще може ховатися під мерзлим ґрунтом?

Людей та тварин хоронили у вічних мерзлотах сотнями років, тому цілком можливо, що назовні можуть вийти й інші інфекційні агенти. Наприклад, вчені виявили фрагменти РНК вирусу іспанського грипу у трупах, масово похованих у тундрі Аляски. Віспа та бубонна чума теж поховані в Сибіру. У дослідженні 2011 року Борис Ревич і Марина Подольна писали: «Внаслідок танення вічної мерзлоти вектори смертельних інфекцій 18 та 19 століть можуть повернутися, особливо поблизу цвинтарів, де хоронили жертв цих інфекцій».

У 1890-х роках у Сибіру пройшла серйозна епідемія віспі. Один місто втратив до 40% свого населення. Тіла були поховані під верхньою кулею вічної мерзлоти на березі річки Колимі. Через 120 років повені Колими почали руйнувати береги, і танення вічної мерзлоти прискорило цей процес ерозії.
У проекті, який розпочався у 1990-х роках, вчені з Державного наукового центру вірусології та біотехнології у Новосибірську вивчили залишки людей кам’яного століття, виявлених у південному Сибіру, ​​в районі Гірського Алтаю. Вони також вивчили зразки з трупів людей, які померли під час вирусних епідемій у 19 столітті і були поховані у вічній мерзлоті Росії.
Вчені кажуть, що знайшли тіла з виразками, характерними для слідів віспи. Хоча вони не виявили сам вірус віспі, вони виявили фрагменти ДНК.
Звичайно, це не перший випадок, коли бактерії, заморожені у льоду, знову оживають.

У дослідженні 2005 року вчені NASA успішно відродили бактериї, укладені у замороженому ставку на Алясці протягом 32 000 років. Мікроби під назвою Carnobacterium pleistocenum були заморожені з годин плейстоцену, коли шерстяні мамонти все ще бродили по Землі. Як тільки лід розтанувши, вони знову почали плавати, як ні в чому не бувало.

Два роки тому вченим вдалося відродити бактерию віком 8 мільйонів років, яка спала біля льоду під поверхнею льодовика у долинах Біконя та Маллінз в Антарктиді. У тій же дослідженні бактерій відновили зі льоду, якому було понад 100 000 років.
Однак не всі бактерії можуть повернутися до життя після заморожування у вічній мерзлоті. Бактерії сибірської язви можуть це зробити, тому що утворюють надзвичайно витривалі суперечки, які можуть жити в замороженому стані дуже довго.
Інші бактериї, які можуть утворювати суперечки, а значить і виживати у вічній мерзлоті, включають правець та Clostridium botulinum, відповідальну за ботулізм: рідкісне захворювання, яке може викликати параліч і призвести до смерті. Деякі гриби також можуть вижити у вічній мерзлоті протягом тривалої години.
Деякі вируси також можуть виживати протягом тривалих періодів години.

У дослідженні 2014 року вчені під керівництвом Клавері відродили два вируси, захоплені вічною мерзлотою Сибіру на 30 000 років. Відомі як Pithovirus sibericum і Mollivirus sibericum, вони вважаються «гігантськими вирусами», тому що на відміну від більшості вирусів вони настільки великі, що їх можна побачити під звичайним мікроскопом. Їх знайшли на глибині 30 метрів прибережної тундрі.

Відразу після відродження вируси стали заразними. На щастя для нас, конкретно ці вируси заражають лише одноклітинні амебі. Проте дослідження припускає, що інші вируси, які можуть заражати людей, теж можуть бути відроджені.
Більш того, глобальне потепління необов’язково має плавити вічні мерзлоти, щоб становити загрозу. Оскільки арктичний морський лід тане, північний берег Сибіру стає легше досягти морем. Очевидно, стає більш вигідним його промислове освоення, включаючи добуток золота та мінералів, буріння нафтових свердловин, добуток природного газу.

«Зараз ці райони порожні, а глибокі кулі вічної мерзлоти ніхто не чіпає», каже Клавері. «Але ці стародавні кулі можна дістати у процесі розкопок та бурових робіт. Якщо життєздатні віріони там ще живуть, це буде катастрофа».

Гігантські вируси можуть стати найбільш ймовірними винуватцями вирусної спалаху.

«Більшість вірусів швидко інактивуються поза клітинами-господарями через світло, висихання чи спонтанну біохімічну деградацію», каже Клавері. «Наприклад, якщо їх ДНК пошкоджена і відновлення не підлягає, вируси перестають бути заразними. Однак серед відомих вирусів гігантські вируси, як правило, дуже міцні та стійкі».
Клавері каже, що можуть проявитися вируси від найперших людей, що населяли Арктику. Ми могли б навіть побачити вируси давно вимерлих видів гомінід як неандертальців і денисовців, які влаштувалися в Сибіру і піддавалися впливу різних вірусних захворювань. У Росії знаходили останки неандертальців віком 30-40 тисяч років. Популяції людей жили там, хворіли та вмирали тисячі років.
«Можливість того, що ми можемо заразитися вирусом від давно зниклого неандертальця, передбачає, що думка про те, що вирус можна «викорінити» з планети, що невірна і дає нам помилкове відчуття безпеки. Ось чому запаси вакцини повинні зберігатися про всяк випадок».
З 2014 року Клавері аналізує зміст ДНК у багаторічній мерзлоті у пошуках генетичної сигнатури вірусів та бактерій, які можуть інфікувати людей. Він знайшов безліч бактерій, які можуть бути небезпечні для людей. У бактерий є ДНК, яка кодує фактори вірулентності: молекул, які виробляють патогенні бактериї та вируси, які збільшують їх здатність заражати господаря.
Команда Клавері також виявила кілька послідовностей ДНК, які, здається, взялися від вірусів, що включають герпес. Але слідів віспи поки що не знайшли. З очевидних причин вони не намагалися відродити якийсь із патогенів.
Цілком може бути, що патогени, від яких люди вже відвикли, можуть проявитися і в інших місцях, а не тільки зі льоду чи вічної мерзлоти.

У лютому 2017 року вчені NASA заявили, що знайшли мікробів віком 10-50 000 років у кристалах мексиканської шахти. Ці бактерії були розташовані у Печері Кристалів, частини шахти у Найці у північній Мексиці. Пещера містить багато молочно-білих кристалів мінерального селеніту, що утворився за сотні тисяч років.

Бактерії були замкнені у маленьких, рідких карманах кристалів, але як тільки їх витягли, вони відродилися і почали розмножуватися. Ці мікроби генетично унікальні і цілком можуть бути нові види, але вчені поки не опублікували свою роботу.

У печері Лечугілья у Нью-Мексико, за 300 метрів під землею знайшли ще старіших бактерій. Ці мікроби не побачили поверхні понад 4 мільйони років. Пещера ніколи не побачила сонячного світла і була ізолована протягом 10 000 років від поверхневих вод.

Незважаючи на це, бактериї якимось чином виявилися стійкими до 18 типів антибіотиків, включаючи препарати, які вважалися «останнім бар’єром» у боротьбі з інфекціями. У дослідженні, опублікованому в грудні 2016 року, вчені виявили, що бактерії, відомі як Paenibacillus sp. LC231, були резистентні до 70% антибіотиків.
Оскільки бактериї виявилися повністю ізольовані у печері протягом чотирьох мільйонів років, вони не вступали в контакт із людьми чи антибіотиками, якими ми лікуємо інфекції. Виходить, їхня стійкість до антибіотиків з’явилася якось інакше.
Вчені вважають, що бактериї, які не наносять шкоди людям, серед багатьох інших виробляють природну стійкість до антибіотиків. Тобто ця сама стійкість до антибіотиків існує протягом мільйонів або навіть мільярдів років.

Очевидно, така антибіотикорезистентність не могла розвинутися у клініці у процесі використання антибіотиків.

Причиною цього є те, що багато видів грибів і навіть інші бактериї природно виробляють антибіотики, щоб отримати конкурентне перевагу перед іншими мікробами. Саме так Флемінг вперше виявив пеніцилін: бактерії у чашці Петрі померли після загрязнення виробляють антибіотики пліснявими грибами.
У пещерах, де мало їжі, організми повинні бути безжальними, якщо хочуть вижити. Бактерії як би Paenibacillus, можливо, повинні були розвинути стійкість до антибіотиків, щоб уникнути смерті від конкуруючих організмів.
Це пояснює, чому бактериї стійкі лише до природних антибіотиків, які надходять від бактерий та грибів, і становлять близько 99,9% усіх використовуваних нами антибіотиків. Бактерії ніколи не стикалися із штучними антибіотиками, тому не мають до них опору.
«Наша робота і робота інших людей свідчать про те, що стійкість до антибіотиків не є чимось новим», каже мікробіолог Хейзел Бартон з Університету Акрона (штат Огайо, який керував дослідженням. «Наші організми були ізольовані від поверхневих видів протягом 4-7 мільйонів років , але стійкість, яку вони мають, генетично ідентична тим, що виявлена ​​у поверхневих видів.

Хоча Paenibacillis не є шкідливим для людини, в теорії він може передати свою антибіотикорезистентність інших патогенів. Але оскільки він ізольований під 400 метрами порід, це здається малоймовірним.

Тим не менш природна антибіотикорезистентність до антибіотиків, ймовірно, така поширена, що багато бактерий, що виходять з ніжної вічної мерзлоти, можуть вже нею володіти. На підтвердження цього в дослідженні 2011 року вчені витягли ДНК із бактерий, виявлених у вічній мерзлоті віком 30 000 років у Беринговому морі. Вони знайшли гени, що кодують стійкість до бета-лактамних, тетрациклінових та глікопептидних антибіотиків.
Чи варто хвилюватися?
Є думка, що ризик виникнення хвороботворних мікробів з вічної мерзлоти за своєю суттю непізнавань, тому і переживати не варто. Замість цього ми повинні зосередитися на більш явних загрозах зміни клімату. Наприклад, по мірі потепління Землі північні країни можуть стати більш сприйнятливими до спалахів «південних» хвороб як малярії, холери та лихоманки денге, оскільки їх патогени процвітають у теплоті.
Ще є думка, що не варто ігнорувати ризики, коли ми не можемо їх скільки-небудь оцінити.
«Існує ненульова ймовірність того, що патогенні мікроби можуть відродитися і заразити нас», каже Клавері. «Наскільки ймовірно це поки невідомо, але певно. Можливо, ці бактерії можна буде вилікувати за допомогою антибіотиків, резистентних бактерій, вирусів. Якщо патоген не був у контакті з людьми протягом тривалої години, імунна система не готова. Тож опасность є».