Uralte Viren, die Jahrtausende lang im Permafrost gefangen waren, erwachen

Während die globalen Temperaturen weiter steigen, bricht die arktische Landschaft zusammen. Gletscher und Eisschilde schmelzen mit beispielloser Geschwindigkeit, und seit Jahrtausenden gefrorener Boden beginnt aufzutauen.

Die Auswirkungen des Anstiegs des Meeresspiegels und des Verlusts von Lebensräumen sind bereits auf der ganzen Welt zu spüren, aber eine weitere Bedrohung beginnt sich unter der Oberfläche zu regen.

Permafrost ist Land, das zwei oder mehr aufeinanderfolgende Jahre vollständig gefroren war. Der älteste Permafrost der Welt, gefunden in Sibirien, ist seit über 650.000 Jahren gefroren.

Es wird angenommen, dass in diesem gefrorenen Boden rund 1.700 Milliarden Tonnen Kohlenstoff gebunden sind, der beim Auftauen des Permafrosts in die Atmosphäre freigesetzt wird. Aber diese Treibhausgase sind nicht das einzige Problem – Mikroben, die seit Jahrtausenden im Boden eingeschlossen sind, beginnen sich ebenfalls zu entwickeln.

Ein einziges Gramm Permafrost kann enthalten Hunderttausende von Arten ruhender Mikroben, von denen angenommen wird, dass viele in der Lage sind, unter extremen Bedingungen zu überleben (2016 tötete ein Anthrax-Ausbruch in Nordsibirien einen 12-jährigen Jungen und Tausende von Tieren). Ungewöhnlich warmes Wetter hatte das Auftauen des Permafrostbodens in der Region beschleunigt, und es wird angenommen, dass der Ausbruch durch Milzbrandsporen verursacht wurde, die von einem kürzlich freigelegten Rentierkadaver freigesetzt wurden.

Ausgestorben geglaubte Krankheitserreger wie Pocken lauern möglicherweise noch immer unter dem gefrorenen Boden, ebenso wie alte Viren, gegen die wir keine natürliche Immunität und keine wirksamen Impfstoffe oder Behandlungen haben.

Im Jahr 2014, ein Gruppe französischer und russischer Forscher reaktivierte ein riesiges Virus mit Hunderten von Genen, das unter dem sibirischen Permafrost gefunden worden war. Das als Pandoravirus bekannte Virus hatte 30.000 Jahre unter dem Eis geschlummert. Während dieses spezielle Virus nur Amöben infiziert, beweist seine bloße Existenz, dass Mikroben, die im Permafrost eingeschlossen sind, Tausende von Jahren nach dem ersten Einfrieren noch aktiviert werden können.

„Wenn Amöbenviren unter diesen Bedingungen überleben können, gibt es keinen Grund für andere Viren, nicht auch zu überleben“, sagte Jean-Michel Claverie, der die Forschung leitete Nachrichtenwoche.

Während heute weniger als 5 Millionen Menschen in unmittelbarer Nähe des arktischen Permafrostbodens leben, wird die globale Erwärmung neue Schifffahrtsrouten und Ressourcenpools eröffnen, was wiederum Handel und Tourismus in der Region ankurbeln wird. Infolgedessen werden Menschen mit größerer Wahrscheinlichkeit mit diesen alten Krankheitserregern in Kontakt kommen.

„Das Risiko für die öffentliche Gesundheit ergibt sich aus der beschleunigten Freisetzung zuvor eingefrorener Viren in Kombination mit einer erhöhten Exposition des Menschen, da die globale Erwärmung auch die arktischen Gebiete für die industrielle Entwicklung viel zugänglicher macht“, sagte Claverie.

Erwärmende Temperaturen werden auch dazu führen, dass mehr Tiere nach Norden wandern, was Viren mit vielen potenziellen neuen Wirten in Kontakt bringen wird. Dies erhöht das Risiko, dass Viren von einer Art auf eine andere übergreifen. Ähnliche Spillover-Ereignisse standen hinter dem Auftreten der jüngsten Pandemien wie SARS-CoV-2 und HIV.

In einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Verfahren der Royal Society Bverwendeten Forscher der Universität Ottawa in Kanada genetische Analysen, um abzuschätzen, wie das Risiko eines viralen Übergreifens infolge steigender globaler Temperaturen zunehmen könnte.

Die Forschung wurde unter Verwendung von Boden- und Seesedimentproben aus dem kanadischen Lake Hazen, dem größten Süßwassersee nördlich des Polarkreises, durchgeführt.

„Wir haben den Gletscherabfluss als Proxy für den Klimawandel verwendet, da gezeigt wurde, dass ein sich erwärmendes Klima den Gletscherabfluss an diesem bestimmten See erhöhen wird“, sagte Stéphane Aris-Brosou, einer der Co-Autoren der Studie Nachrichtenwoche. „In unserer Arbeit haben wir festgestellt, dass das Spillover-Risiko mit Gletscherabfluss – oder Klimawandel – in Seesedimentproben zunimmt.“

Schmelzende Gletscher liefern jedes Jahr große Mengen an Schmelzwasser und Sedimenten an den See, was Turbulenzen und Sedimentablagerung verstärkt. Dies scheint die Ökosysteme des Sees erheblich gestört zu haben und kann das Risiko eines viralen Übergreifens erhöhen.

„Aufgrund der Zunahme des Schmelzwassers nach Erwärmung der Temperaturen hat die Trübung des Sees in den letzten 10 bis 15 Jahren zugenommen, was den Grund des Sees stört“, sagte Aris-Brosou. „Diese Fragmentierung des aquatischen Lebensraums schafft Bedingungen, die ein Überlaufen begünstigen.

„Die Fragmentierung schafft Barrieren für den Genfluss, was die Differenzierung zwischen Nischen erhöht und somit die Koevolution von Viren und ihren Wirten beschleunigt. Diese Beschleunigung führt möglicherweise zu einer viralen Diversifizierung.“

Aris-Brosou betonte ausdrücklich, dass die Ergebnisse der Studie nicht dazu dienten, die nächste Pandemie vorherzusagen. Die Studie deutete vielmehr darauf hin, dass die Arktis mit der weiteren Erwärmung unseres Planeten ein fruchtbarer Boden für das Auftreten zukünftiger Pandemien werden könnte.

„Es ist ein weiterer Beweis dafür, dass wir unseren Planeten auf negative Weise verändern, und wir müssen unsere Lebensweise überdenken“, sagte Aris-Brosou.

Verweise:

Legendre M, et al., Dreißigtausend Jahre alter entfernter Verwandter riesiger ikosaedrischer DNA-Viren mit einer Pandoravirus-MorphologiePNAS, 30. Januar 2014, https://doi.org/10.1073/pnas.1320670111

Lemieux A, et al., Das Virus-Spillover-Risiko steigt mit dem Klimawandel in hocharktischen Seesedimenten, Proc. R. Soc. B., 26. Oktober 2022, http://doi.org/10.1098/rspb.2022.1073

Liskova EA, Egorova IY, Selyaninov YO, et al., Rentiermilzbrand in der russischen Arktis, 2016: Klimatische Determinanten des Ausbruchs und der Impfwirksamkeit. Vorderseite. Tierarzt. Sci., 24. Juni 2021, doi: 10.3389/fvets.2021.668420