Un nuovo studio mette in guardia sui pericoli dei “patogeni che viaggiano nel tempo”

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Mentre il clima si riscalda, gli scienziati hanno suggerito che i “patogeni che viaggiano nel tempo” rilasciati dallo scioglimento del permafrost artico potrebbero rappresentare una minaccia per gli ecosistemi moderni.

permafrost È uno strato solido di terreno ghiacciato fatto di terra, sabbia e roccia all’interno Alte latitudini o altitudini Come la Groenlandia, l’Alaska, la Siberia, l’altopiano tibetano e il nord del Canada. Una nuova ricerca rileva che questo strato di ghiaccio intrappola i microbi che rimangono dormienti per lunghi periodi di tempo, ma un pianeta che si riscalda potrebbe creare le condizioni giuste per il ritorno di questi agenti patogeni dal passato.

Per comprendere meglio le potenziali influenze ambientali, un team internazionale di ricercatori ha modellato numericamente le interazioni tra un antico virus e batteri moderni in uno studio pubblicato il 27 luglio sulla rivista Nature. Biologia computazionale PLOS.

Attraverso decine di migliaia di iterazioni, il team di studio ha monitorato come il virus ha influenzato la diversità delle specie nella comunità batterica. Circa l’1% dei virus antichi causa gravi interruzioni agli ecosistemi digitali. L’agente patogeno ha aumentato la diversità fino al 12% o, al contrario, ha ridotto la diversità delle specie del 32%. Non solo gli invasori virali sono sopravvissuti, ma si sono evoluti nel tempo, sbilanciando il sistema.

I ricercatori hanno utilizzato un software chiamato Avida per simulare se i patogeni riuscirebbero a penetrare con successo in un ecosistema. In una rete bidimensionale, gli organismi batterici hanno interagito con il loro ambiente per competere per l’energia e lo spazio. I concorrenti che hanno trovato la loro nicchia possono riprodursi e sopravvivere attraverso i tornei.

In tal modo, ci sono stati lievi errori nella riproduzione che hanno creato diversità genetica, Il che ha portato a una maggiore complessità sistema ambientale. Quando il virus è entrato in questo ambiente, come qualsiasi altro parassita, è stato in grado di ottenere energia solo filtrando gli ospiti batterici adatti. Gli ospiti non sono stati quindi in grado di ricevere l’energia di cui avevano bisogno per sopravvivere o riprodursi e successivamente sono morti.

Questo significa che quasi un terzo degli esseri umani e di altri organismi rischia di morire presto a causa di una malattia virale risvegliata? No. Ma l’autore principale Giovanni Strona e il coautore Cory Bradshaw hanno affermato che i risultati aggiungono un altro livello di preoccupazione ai rischi di un clima sempre più caldo.

Negli ultimi due decenni, sono state dedicate ulteriori ricerche alla comprensione delle conseguenze disgelo del permafrost Nelle regioni artiche, come A Gennaio 2022 Studio della NASA che ha studiato gli effetti del rilascio di carbonio durante gli eventi di scongelamento improvviso e lo sguardo decennale di Jean-Michel Clavery sui patogeni infettivi intrappolati nel permafrost.

Claverie, professore emerito di medicina e genomica presso la Facoltà di Medicina dell’Università di Aix-Marseille, ha riportato in vita quelli che ha chiamato virus “zombie” dal permafrost nel 2014 e nel 2015, e lui e il suo team hanno segnalato cinque nuove famiglie di antichi virus in grado di infettare le amebe in uno studio A febbraio, come riportato in precedenza dalla CNN. La ricerca condotta da Clavery ha dimostrato che i microbi antichi possono rimanere infettivi nonostante siano dormienti da decine di migliaia di anni.

Utilizzando questa ipotesi del lavoro di Claverie, Bradshaw, direttore del Global Environment Laboratory presso la Flinders University in Australia, e Strona, ricercatore senior presso il Centro comune di ricerca della Commissione europea, hanno progettato una simulazione per determinare le conseguenze che potrebbero avere questi agenti patogeni.

E mentre l’1% dei patogeni che causano un grave disturbo sembra basso, 4 sestilioni di cellule sfuggono dal permafrost ogni anno, ha detto Bradshaw. Questo è molto più di Il numero di stelle nella galassia.

“L’uno percento su 4 sestilioni è un numero che la maggior parte delle persone non riesce nemmeno a concepire. Ci sono molte, molte possibilità che ciò accada. La possibilità è rara per un virus, ma ci sono molti possibili virus”, ha detto alla CNN in un colloquio telefonico.

Bradshaw paragona i virus del permafrost a qualsiasi altra specie invasiva. Nel mondo reale, la maggior parte delle invasioni fallisce, come riflette lo studio. Ha detto che il motivo per cui abbiamo ancora problemi con le specie invasive è perché ci sono così tante introduzioni nell’ecosistema.

Per saperne di più: Specie invasive in tutto il mondo in immagini

Strona ha affermato che durante gli eventi di invasione riusciti dello studio, la conseguente perdita di diversità delle specie del 32% non significa che il virus abbia ucciso un terzo di tutti i batteri nell’ecosistema digitale. Invece, significa che l’intero ecosistema ha subito una perdita del 32% nella diversità batterica.

Quando i virus infettano i batteri e uccidono i loro ospiti, gli effetti sull’ecosistema sono catastrofici. Le risorse che una volta esistevano in equilibrio non erano più disponibili, ha detto Bradshaw, quindi le restanti specie sono state costrette a una corsa agli armamenti per sopravvivere. Predatori e prede Hanno combattuto per l’uso delle risorse che erano rimasti, risultando in un sistema sbilanciato. Se c’erano meno predatori che consumavano la preda, la preda prosperava, si popolava e quindi consumava più risorse. Quindi la sovrapproduzione ha ridotto il numero di prede nel processo di abbattimento naturale. Se ci fossero più predatori, consumerebbero molte più prede per sopravvivere, il che porta allo stesso risultato.

I ricercatori hanno scoperto che l’introduzione del virus è stata l’unica causa di questa grande fluttuazione nella diversità delle specie.

Gli organismi moderni, compresi gli esseri umani, hanno pochi, se non nessuno, meccanismi di difesa naturale per gli antichi agenti patogeni. Per il gruppo di ricerca, hanno affermato Strona e Bradshaw, lo studio è più un invito all’azione che un vero e proprio avvertimento.

“Non abbiamo bisogno di suonare l’allarme in questo momento”, ha detto il dottor Kimberly Miner, scienziato del clima presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California. Ha affermato di ritenere che ci siano preoccupazioni più urgenti sulla crisi climatica che potrebbero essere più controllabili, come il rallentamento del rilascio di carbonio nell’atmosfera.

Lo studio è un ottimo primo passo per identificare il rischio di queste varianti sconosciute, ha affermato Miner, che non è stato coinvolto in questa ricerca. Ma la possibilità di infezione da questi patogeni emergenti rimane “altamente improbabile”.

Le aree che contengono il permafrost terrestre sono scarsamente popolate. Se gli antichi agenti patogeni riuscissero in qualche modo a fuggire, avrebbero difficoltà a trovare persone da infettare. Inoltre, il permafrost si scioglie gradualmente durante tutto l’anno a una velocità di circa 1,2 pollici (3 centimetri) a stagione, e la maggior parte dei 4 sestilioni di cellule viene rilasciata durante questo graduale disgelo, ha detto Miner.

Ha spiegato che l’improvviso disgelo del permafrost nell’Artico, che a volte si verifica il più rapidamente possibile per alcuni giorni, è “la nostra più grande preoccupazione in termini di rilascio di organismi di cui non siamo a conoscenza”.

Con l’aumentare della temperatura media globale, questi crolli improvvisi diventeranno più comuni. Dopo le alte temperature record di luglio, le riprese dei droni hanno catturato il più grande cratere della Siberia inghiottito dal permafrost mentre il ghiaccio si scioglie sottoterra.

Strona e Bradshaw sottolineano che sono necessarie ulteriori ricerche per estendere le implicazioni delle loro scoperte agli esseri umani o agli animali. I ricercatori hanno affermato che la loro intenzione era quella di fornire un quadro per valutare i rischi degli invasori biologici di un’epoca passata.

In tutti questi casi, hanno affermato gli autori dello studio, l’unica misura preventiva – che si tratti di innalzamento del livello del mare, caldo mortale o agenti patogeni emergenti – è rallentare o arrestare le emissioni di carbonio che guidano il riscaldamento globale e proteggere gli ecosistemi artici. Senza farlo, hanno detto, la cascata ambientale non sarebbe fantascienza.