Novo estudo alerta para os perigos de ‘patógenos que viajam no tempo’

Inscreva-se no boletim científico Wonder Theory da CNN. Explore o universo com notícias de descobertas incríveis, avanços científicos e muito mais.

CNN
–

À medida que o clima esquenta, os cientistas sugeriram que “patógenos que viajam no tempo” liberados pelo degelo do permafrost do Ártico podem representar uma ameaça aos ecossistemas modernos.

permafrost É uma camada sólida de solo congelado feito de solo, areia e rocha dentro Altas latitudes ou elevações Como a Groenlândia, o Alasca, a Sibéria, o planalto tibetano e o norte do Canadá. Novas pesquisas descobriram que essa camada de gelo retém micróbios que permanecem inativos por longos períodos de tempo, mas um planeta em aquecimento pode criar as condições certas para que esses patógenos retornem do passado.

Para entender melhor as possíveis influências ambientais, uma equipe internacional de pesquisadores modelou numericamente as interações entre um vírus antigo e bactérias modernas em um estudo publicado em 27 de julho na revista Nature. PLOS Biologia Computacional.

Por meio de dezenas de milhares de iterações, a equipe de estudo rastreou como o vírus afetou a diversidade de espécies na comunidade bacteriana. Cerca de 1% dos vírus antigos causam grandes interrupções nos ecossistemas digitais. O patógeno aumentou a diversidade em até 12% ou, inversamente, reduziu a diversidade de espécies em 32%. Os invasores virais não apenas sobreviveram, como também evoluíram com o tempo, desequilibrando o sistema.

Os pesquisadores usaram um software chamado Avida para simular se os patógenos penetrariam com sucesso em um ecossistema. Em uma rede bidimensional, organismos bacterianos interagem com seu ambiente para competir por energia e espaço. Os competidores que encontraram seu nicho podem se reproduzir e sobreviver durante os torneios.

Ao fazer isso, houve pequenos erros na reprodução que criaram diversidade genética, O que levou a mais complexidade sistema ambiental. Quando o vírus entrava nesse ambiente, como qualquer outro parasita, só conseguia obter energia filtrando as bactérias hospedeiras adequadas. Os hospedeiros foram incapazes de receber a energia de que precisavam para sobreviver ou se reproduzir e, posteriormente, morreram.

Isso significa que quase um terço dos humanos e outros organismos correm o risco de morrer logo de uma doença viral despertada? Não. Mas o principal autor, Giovanni Strona, e o co-autor, Cory Bradshaw, disseram que as descobertas adicionam outra camada de preocupação aos riscos de um clima cada vez mais quente.

Nas últimas duas décadas, mais pesquisas foram dedicadas à compreensão das consequências descongelando o permafrost Em regiões árticas, como A Estudo da NASA de janeiro de 2022 que investigou os efeitos da liberação de carbono durante eventos de degelo repentino e o olhar de uma década de Jean-Michel Clavery sobre patógenos infecciosos presos no permafrost.

Claverie, professor emérito de medicina e genômica na Escola de Medicina da Universidade Aix-Marseille, reviveu o que chamou de vírus “zumbi” do permafrost em 2014 e 2015, e ele e sua equipe relataram cinco novas famílias de vírus antigos capazes de infectar amebas em um estudo em fevereiro, conforme relatado anteriormente pela CNN. A pesquisa liderada por Clavery demonstrou que micróbios antigos podem permanecer infecciosos, apesar de estarem inativos por dezenas de milhares de anos.

Usando essa suposição do trabalho de Claverie, Bradshaw, diretor do Laboratório de Meio Ambiente Global da Flinders University, na Austrália, e Strona, pesquisador sênior do Joint Research Centre da Comissão Europeia, projetaram uma simulação para determinar as consequências que esses patógenos poderiam ter.

E enquanto 1% dos patógenos que causam uma grande perturbação parece baixo, 4 sextilhões de células escapam do permafrost a cada ano, disse Bradshaw. Isso é muito mais do que O número de estrelas na galáxia.

“Um por cento em 4 sextilhões é um número que a maioria das pessoas nem consegue conceber. Existem muitas, muitas chances de isso acontecer. A possibilidade é rara para um vírus, mas existem muitos vírus possíveis”, disse ele à CNN em uma entrevista por telefone.

Bradshaw compara os vírus do permafrost a qualquer outra espécie invasora. No mundo real, a maioria das invasões falha, o que o estudo refletiu. Ele disse que a razão pela qual ainda temos problemas com espécies invasoras é porque há muitas introduções no ecossistema.

Consulte Mais informação: Espécies invasoras ao redor do mundo em fotos

Strona disse que durante os eventos de invasão bem-sucedidos do estudo, a perda resultante na diversidade de espécies de 32% não significa que o vírus matou um terço de todas as bactérias no ecossistema digital. Em vez disso, significa que todo o ecossistema sofreu uma perda de 32% na diversidade bacteriana.

Quando os vírus infectam bactérias e matam seus hospedeiros, os efeitos no ecossistema são catastróficos. Os recursos que antes existiam em equilíbrio não estavam mais disponíveis, disse Bradshaw, então as espécies restantes foram forçadas a uma corrida armamentista para sobreviver. Predadores e presas Eles lutaram pelo uso de recursos que sobraram, resultando em um sistema desequilibrado. Se houvesse menos predadores consumindo a presa, a presa prosperava, povoava e consumia mais recursos. Então a superprodução reduziu o número de presas no processo natural de abate. Se houvesse mais predadores, eles consumiriam muito mais presas para sobreviver, o que leva ao mesmo resultado.

Os pesquisadores descobriram que a introdução do vírus foi a única causa dessa grande flutuação na diversidade de espécies.

Organismos modernos, incluindo humanos, têm poucos, se é que possuem, mecanismos naturais de defesa contra patógenos antigos. Para a equipe de pesquisa, disseram Strona e Bradshaw, o estudo é mais um apelo à ação do que um alerta real.

“Não precisamos soar o alarme agora”, disse a Dra. Kimberly Miner, cientista do clima no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia. Ela disse acreditar que há preocupações mais prementes sobre a crise climática que poderiam ser mais controláveis, como diminuir a liberação de carbono na atmosfera.

O estudo é um grande primeiro passo na identificação do risco dessas variantes desconhecidas, disse Miner, que não esteve envolvido nesta pesquisa. Mas a possibilidade de infecção por esses patógenos emergentes permanece “altamente improvável”.

As áreas que contêm o permafrost da Terra são pouco povoadas. Se os antigos patógenos de alguma forma conseguissem escapar, eles teriam dificuldade em encontrar pessoas para infectar. Além disso, o permafrost descongela gradualmente ao longo do ano a uma taxa de cerca de 3 centímetros por estação, e a maioria dos 4 sextilhões de células é liberada durante esse degelo gradual, disse Miner.

Ela explicou que o súbito degelo do permafrost no Ártico, que às vezes acontece o mais rápido possível por alguns dias, é “nossa maior preocupação em termos de liberação de organismos que não conhecemos”.

À medida que a temperatura média global aumenta, esses colapsos repentinos se tornam mais comuns. Depois de altas temperaturas recordes em julho, imagens de drones capturaram a maior cratera da Sibéria envolta em permafrost enquanto o gelo derrete no subsolo.

Strona e Bradshaw apontam que mais pesquisas são necessárias para estender as implicações de suas descobertas para humanos ou animais. Os pesquisadores disseram que sua intenção era fornecer uma estrutura para avaliar os riscos de invasores biológicos de uma época passada.

Em todos esses casos, disseram os autores do estudo, a única medida preventiva – seja o aumento do nível do mar, calor mortal ou patógenos emergentes – é diminuir ou interromper as emissões de carbono que impulsionam o aquecimento global e protegem os ecossistemas do Ártico. Sem fazer isso, eles disseram, a cascata ambiental não seria ficção científica.