permafrost | Svět2000

Představují prastaré patogeny z tajícího permafrostu riziko?

7. 8. 2023 Markéta Beňovská, Mgr. 0 komentářů 2 min read 383 Zobrazení ekologie, klima, klimatické změny, nebezpečné patogeny, patogeny, permafrost, tání, tání ledovců, věda, Země

Budoucnost Příroda/Fauna Věda Zajímavosti

Změna klimatu může urychlit uvolňování patogenů, které „cestují časem“ a jsou po tisíciletí uvězněny v tajícím permafrostu a ledu. Jejich výskyt zvyšuje riziko pro globální životní prostředí a dokonce i pro lidstvo, píše Azocleantech.

Zatímco tání ledovců a věčně zmrzlé půdy hrozí opětovným výskytem mnoha typů spících patogenů, potenciální škody na pokročilých ekosystémech způsobené těmito mikroby bylo obtížné předvídat.

Nová celosvětová studie publikovaná v časopise PLOS Computational Biology s otevřeným přístupem, jejímž autorem je Dr. Giovanni Strona ze Společného výzkumného střediska Evropské komise a Corey Bradshaw, profesor globální ekologie Matthew Flinders z Flinders University v Austrálii, však vyhodnotila ekologické hrozby, které uvolňování těchto nepředvídatelných starobylých mikrobů představuje.

Výzkumníci vytvořili simulace, v nichž digitální patogeny z minulosti pronikají do společenství hostitelů podobných bakteriím. Porovnávali účinky invaze patogenů na diverzitu hostitelských bakterií s účinky ve společenstvech, kde k invazi nedošlo.

Při simulacích vědci zjistili, že dávné invazní patogeny mohou často přežít a vyvíjet se v moderním světě, přičemž asi 3 % z nich se v novém prostředí stanou dominantními.

Přibližně 1 % těchto invazistů přineslo neočekávané výsledky, přičemž někteří způsobili vymření až třetiny hostitelských druhů, zatímco jiní zvýšili diverzitu až o 12 % ve srovnání se simulacemi, kde únik nebyl povolen.

Ačkoli se riziko, které představuje toto 1 % uvolněných patogenů, může zdát zanedbatelné, vědci tvrdí, že tyto úniky představují významnou hrozbu vzhledem k obrovskému objemu starobylých mikrobů, které jsou běžně uvolňovány do moderních společenstev.

Dr. Giovanni Strona k tomu dodává: „Zjistili jsme, že invazní patogeny mohou často přežívat, vyvíjet se a v několika případech se stát výjimečně trvalými a dominantními ve společenstvu, což způsobuje buď značné ztráty, nebo změny v počtu žijících druhů. Naše zjištění tedy naznačují, že nepředvídatelné hrozby, které se dosud omezovaly na science fiction, by ve skutečnosti mohly představovat vážné riziko jako silné faktory ekologických škod.“

Podle profesora Coreyho Bradshawa z Flindersovy univerzity nejnovější výzkum naznačuje reálnou hrozbu neznámých patogenů tzv. „černých labutí“, které mohou způsobit nenapravitelné škody.

Z tohoto pohledu jsou naše výsledky znepokojivé, protože poukazují na skutečné riziko plynoucí ze vzácných událostí, kdy patogeny v současnosti uvězněné v permafrostu a ledu způsobují závažné ekologické dopady. V nejhorším, ale přesto zcela pravděpodobném případě invaze jediného starobylého patogenu snížila velikost hostitelského společenstva o 30 % ve srovnání s našimi neinvazními kontrolami.

Corey Bradshaw poznamenává: „Jako společnost musíme pochopit potenciální riziko, které tyto starověké mikroby představují, abychom se mohli připravit na případné nechtěné důsledky jejich uvolnění do moderního světa. Výsledky nám říkají, že toto riziko již není pouhou fantazií, proti které bychom se neměli připravovat.“

Badatelé sestavili a otestovali simulované uvolnění digitálních patogenů do biologických společenstev pomocí softwarové platformy Avida, která je určena pro umělý život a kterou vytvořila Michiganská státní univerzita.

Znovu probuzené zárodky z permafrostu by mohly infikovat moderní buňky a způsobit zkázu

28. 7. 2023 Adam Walko 0 komentářů 3 min read 419 Zobrazení bakterie, patogeny, permafrost, tání ledovců, zárodky

Budoucnost Medicína TOP 10 Věda

Počítačové simulace ukazují, že prehistorické patogeny „cestující v čase“ mohou přežít a prosperovat v moderních mikrobiálních komunitách

Nová studie tak trochu připomíná počítačovou hru, i když děsivou, píše IFL Science. Starověké patogeny, které unikají z tání permafrostu, mají potenciál přežít v moderních mikrobiálních komunitách, někdy zabíjejí jejich rozmanitost a stávají se dominantním kmenem. Dále je dopad této skutečnosti nepředvídatelný – a právě této nepředvídatelnosti se vědci nejvíce obávají.

K dosažení těchto zjištění použili vědci intenzivně podrobné výpočetní simulace, které zahrnují digitální virový patogen z minulosti, který byl zaveden do digitální Petriho misky s jinými hostiteli podobnými bakteriím. Poté kliknou na „jít“ a uvidí, co se stane.

„Používáme umělé simulace života. Máte tyto digitální organismy, které jsou jako počítačové programy, které soutěží o zdroje. I když jsou docela abstraktní, chovají se jako bakterie. Využívají zdroje k růstu, soutěží, reprodukují se a podobným způsobem interagují s prostředím,“ řekl IFLScience Giovanni Strona, hlavní autor studie ze Společného výzkumného centra Evropské komise a Helsinské univerzity.

Spolu s výhodou, že se nezabývají skutečnými bakteriemi, simulace umožňují výzkumníkům opakovat simulace znovu a znovu a zároveň jemně ladit mnoho různých proměnných.

Simulace zjistily, že starověké invazní patogeny mohly často přežít a vyvinout se v moderní mikrobiální komunitě, což je samo o sobě pozoruhodný objev. Kromě toho byly staré bakterie velmi úspěšné. Zhruba ve třech procentech případů starověký patogen překonal moderní bakterie a stal se dominantním druhem.

V jiných případech starý patogen ve skutečnosti zvýšil mikrobiální diverzitu. V jednom procentu případů přinesli útočníci nepředvídatelné výsledky, což bylo ze všech nejvíce znepokojující.

„Vetřelec se „správnými“ vlastnostmi může selhat, zatímco někteří vetřelci, u kterých se zdálo nepravděpodobné, že uspějí, mohou být ve skutečnosti velmi úspěšní a být pro komunitu velmi oškliví,“ vysvětlil Strona.

„Je to naprostá nepředvídatelnost procesu, která je špatnou zprávou, protože nám říká, že je velmi těžké být připraven,“ dodal.

Vzhledem k tomu, že globální teploty stále rostou a rostou, je velmi reálná možnost, že spící mikroby, které byly po tisíce let zmrzlé v ledových čepicích a permafrostu, by mohly být znovu probuzeny a uvolněny do životního prostředí.

Zatímco velkým problémem je, zda by tyto staré patogeny mohly infikovat lidi a vyvolat novou pandemii, nový výzkum zdůrazňuje mnohem jemnější – ale ne nutně méně škodlivou – hrozbu.

Znovuzavedením mikrobů zpět do dlouhotrvajících prostředí se vměšuje do vzácné rovnováhy, která je možná stabilní po tisíce let. Stejně jako motýlí efekt by reintrodukce malého mikroorganismu mohla mít hluboké účinky na širší ekosystém.

„Zahrávat si se strukturou ekologických komunit není dobrá věc, i když čistá diverzita zůstala stejná nebo i když diverzita vzrostla,“ pokračoval Strona.

„Mohli bychom mít jakési kaskádové efekty, které jsou naprosto nepředvídatelné.“ Můžete spustit kaskádové efekty, které by mohly zkolabovat ekosystémy nebo způsobit další vymírání,“ řekl.

To by také mohlo mít přímý dopad na lidi. Jako všechno živé i my jsme neoddělitelně propleteni s biliony mikroorganismů, které žijí v nás a kolem nás. Přidáním nových nechtěných postav do mixu by se mohly vychýlit dlouhotrvající rovnováhy, což zvýšilo riziko onemocnění a katastrof.

„Pokud jde o lidské zdraví, můžeme skončit zpackáním situací, které byly po dlouhou dobu stabilní,“ dodal.

Studie je publikována v časopise PLOS Computational Biology.