Неизвестные бактерии и не только. Какие угрозы для человечества скрываются в тающих ледниках

Вечная мерзлота и ледники стали домом для невероятного количества микробов и бактерий. В свое время для выживания им пришлось адаптироваться к жизни при отрицательных температурах с минимальным доступом к питательным веществам или воде. Благодаря этому они смогут достаточно быстро пробудиться и вернуться к жизни после таяния льдов. Например, ранее исследователям удалось возродить популяции бактерий вечной мерзлоты возрастом 30 тыс., 120 тыс. и даже миллион лет.

«Это микробы, которые эволюционировали вместе с такими существами, как гигантские ленивцы или мамонты, и мы понятия не имеем, что они могут сделать, попав в наши экосистемы», — говорит системный инженер в Лаборатории реактивного движения в Калифорнийском технологическом институте NASA Кимберли Майнер, возглавившая исследование, в рамках которого ученые проанализировали тысячи исследований, чтобы собрать воедино все химические, вирусные и микробные опасности, которые припасла для нас Арктика.

Сейчас сильнее всего климатические изменения влияют на полюса нашей планеты, где находится вечная мерзлота. Лед, который существует в Арктике и Антарктиде уже миллионы лет, постепенно тает.

Сибирская тундра обрастает лесом, а поглощаемое деревьями тепло приведет к ускорению таяния ледников в Арктике, которая в целом нагревается быстрее остальной планеты. За последние полвека среднегодовая температура в Арктике выросла на 3,1 °C по сравнению с 1 °C для планеты в целом. Из-за этого микроорганизмы чаще проникают к останкам растений и животных в тающей мерзлоте, и разлагают их, выделяя в атмосферу углекислый газ и метан.

Потепление приводит к тому, что хвойные сибирские леса постепенно вытесняются лиственными, что лишь ускорит эти процессы. Потепление в этом регионе грозит стать настоящей катастрофой для всего человечества: в глубинах вечной мерзлоты находятся миллиарды тонн парниковых газов. Тающие ледники высвобождают их — так газ попадает в атмосферу, еще больше ускоряя глобальное потепление.

Лучше всего эта ситуация прослеживается на примере ледников и айсбергов: ледники Антарктиды тают быстрее, чем когда-либо за прошедшие 5500 лет, а в прошлом году растаял самый большой в мире айсберг А68. Он откололся от антарктического ледникового покрова Ларсена С в 2017 году — тогда его площадь составляла 5800 квадратных километров, что примерно равно половине Закарпатской обасти. За четыре года он превратился в ничто.

Еще одна большая проблема Антарктиды — ледник Туэйтса, который также называют ледником Судного дня. Ученые предполагают, что он может исчезнуть в течении следующих трех лет. Это приведет к тому, что уровень моря во всем мире поднимется более чем на 65 см. Есть также гипотеза, что таяние Туэйтса запустит цепную реакцию в виде таяния других ледников, из-за чего уровень воды может подняться на несколько метров.

За последние 20 лет скорость таяния мировых ледников увеличилась вдвое. Начиная с 2015 года, 220 тыс. горных ледников в мире теряют более 328 миллиардов тонн льда и снега ежегодно. Проблема добралась даже до ледников Эвереста, где за последние 25 лет толщина льда сократилась на 55 метров.

Таяние ледников касается не только уровня воды. Ученые все активнее говорят и о другом аспекте этой проблемы — о вирусах, которые скрыты во, казалось бы, вечных льдах.

На самом деле об опасности «ледниковых» вирусов говорили уже давно — например, еще в 2004 году биологи предупреждали, что в вечной мерзлоте Антарктиды находится бомба замедленного действия: тогда им удалось извлечь сотни жизнеспособных бактерий и грибов из древнего льда. В своей статье биологи предупреждали, что лед является важным абиотическим резервуаром для патогенных микробов.

Сюрпризы хранят не только ледники на полюсах: например, исследователи из Китайской академии наук обнаружили 968 видов бактерий в образцах снега и льда, собранных с тибетских ледников. Причем 98% этих бактерий неизвестны науке и могут быть потенциально опасными для человечества. Похожая ситуация и в Альпах, где швейцарские ученые ничего не знают примерно о трети вирусов, найденных во льдах.

В случае с тибетским льдом проблема в том, что он питает сразу несколько рек, которые затем растекаются по густонаселенным района Китая и Индии. В своей работе ученые призывают активнее изучать микробную жизнь ледников, а также настаивают на необходимости пересмотреть подход к экологии, чтобы в будущем не столкнуться с новыми опасностями в виде эпидемий и эпизоотий.

На самом деле тибетские ледники уже давно волнуют ученых — в 2020 году еще одна команда исследователей обнаружила там 33 различных группы вирусов, 28 из которых являются совершенно незнакомыми для нас. Их изучение поможет понять, как развивались с течением времени, — некоторым микробам может быть более 15 тыс. лет — однако в худшем сценарии таяние льдов приведет к выбросам патогенов в окружающую среду. Поэтому нам важно понимать, к чему готовиться.

«Патогенные микробы, живущие во льду, могут привести к локальным эпидемиям и даже пандемиям», — предупреждают ученые. Анализ показал, что некоторые из них могут быть очень опасны для людей и других организмов. Команда нашла около 27 тыс. потенциальных факторов вирулентности, причем почти половина из них никогда ранее не встречались ученым, а потому узнать, насколько вредными и опасными могут быть бактерии на самом деле, мы сейчас не можем.

Проблема може не исчезнуть даже если предположить, что ледниковые бактерии погибнут после оттаивания своих «домов»: микробы обладают уникальной способностью передавать большие участки своей ДНК своим сородичам. Подобный генетический коктейль между ледниковыми и современными микробами может быть особенно опасным.

Это показало также исследование ученых Оттавского университета под руководством Одри Лемье. Изучив почву и отложения одного из канадских озер, они обнаружили, что в тех местах, где в озеро впадают притоки, несущие воду с ледников, существует повышенная вероятность симбиоза микроорганизмов.

Ученые подчеркивают, что РНК-вирусы, которые считаются более патогенными за счет своей активной изменчивости, вроде вирусов гриппа, Зика, Эболы, коронавирусов, полиомиелита и многих других, вряд ли выживут в ледниках. Им, чтобы выжить, необходим хозяин, чье тело обеспечило бы им подходящую для обитания среду. Поэтому сейчас риск возникновения эпидемий или пандемий невелик, поскольку в близлежащих к вечной мерзлоте областях существует небольшое количество потенциальных переносчиков, которые могли бы передать вирусы другим видам.

На самом деле нам вряд ли стоит опасаться прямой передачи вируса человеку, учитывая малонаселенность большинства мест, где существуют ледники. Однако изменения климата подстегивают переселение животных, которые постепенно перемещаются ближе к полюсам — и это может действительно нести в себе опасность.

Уверенности в том, что таяние ледников обязательно приведет к появлению новой опасной болезни, пока что нет. Кимберли Майнер уверена — для людей намного безопаснее сохранить ледниковые вирусы и микробы там, где они находятся сейчас, чем пытаться совладать с ними, когда они сбегут со своих ледяных обителей.

Однако эти микробы и вирусы могут нести в себе и положительные вещи: осторожное изучение этих организмов может показать нам их возможное применение в медицине или косметике. Кроме того, важно не забывать и об эволюции жизни на Земле — ледниковые вирусы могут быть ключом к разгадке тайны появления жизни или, как минимум, ее развития.

«Единственный наш настоящий враг — это наше невежество, ведь мы не готовимся к последствиям. У нас есть все эти знания, здесь нет ничего нового. Мы должны быть лучше подготовлены к процессам, которые будут происходить из-за климатических изменений», — уверена микробиолог Биргитта Эвенгорд из шведского университета Умео.

Мы до сих пор не осознаем всех сложностей, которые несет с собой глобальное потепление. Очевидно одно — чтобы избежать худшего, готовиться к новой реальности нужно уже сейчас. Как и работать над тем, чтобы эта новая реальность не была такой жестокой.