Nel corso della storia del nostro pianeta, gli esseri umani hanno coesistito con batteri e virus. Abbiamo cercato modi per resistere alla peste bubbonica e al vaiolo, e in risposta hanno cercato modi per infettarci. Usiamo antibiotici da quasi un secolo, da quando Alexander Fleming ha scoperto la penicillina. In risposta, i batteri hanno sviluppato resistenza agli antibiotici. Non c'è fine alla battaglia. Passiamo così tanto tempo con gli agenti patogeni che a turno ci scontriamo a vicenda. Tuttavia, cosa succede se incontriamo improvvisamente batteri e virus mortali che non si incontrano da migliaia di anni o che non sono mai stati visti?
Forse lo scopriremo presto. Il cambiamento climatico provoca lo scioglimento dei suoli di permafrost che sono stati congelati per migliaia di anni e, quando il suolo si scioglie, emergono virus e batteri antichi che prendono vita e tornano in vita.
Nell'agosto 2016, in un angolo sperduto della tundra siberiana, nella penisola di Yamal, è morto un ragazzo di 12 anni e almeno una ventina di persone sono state ricoverate in ospedale dopo aver contratto l'antrace.
È stato suggerito che più di 75 anni fa un cervo infettato dall'antrace sia morto e il suo scheletro congelato fosse intrappolato sotto uno strato di terreno ghiacciato, sotto il permafrost. È rimasto lì fino all'estate del 2016, quando il permafrost si è scongelato a causa del caldo intenso. Così, ha rilasciato il cadavere di un cervo e un'infezione da antrace nelle acque e nel suolo più vicini, e poi nella riserva alimentare. Le persone sono minacciate.
La cosa spaventosa è che questo potrebbe non essere un incidente isolato.
La terra si sta riscaldando e sta sciogliendo più permafrost. In condizioni normali, gli strati superficiali di permafrost, profondi circa 50 centimetri, si scongelano ogni estate. Ma il riscaldamento globale sta gradualmente esponendo i vecchi strati di permafrost.
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Il terreno perenne ghiacciato è un luogo ideale per i batteri per sopravvivere per lunghi periodi di tempo, forse milioni di anni. Ciò significa che lo scioglimento del ghiaccio potrebbe potenzialmente aprire un vaso di Pandora di malattie.
Le temperature nel Circolo Polare Artico stanno aumentando rapidamente, circa tre volte più velocemente rispetto al resto del mondo. Possono fuoriuscire anche altri agenti infettivi.
"Il permafrost è un eccellente custode di germi e virus perché è freddo, scuro e privo di ossigeno", afferma il biologo evoluzionista Jean-Michel Claverie dell'Università di Aix-Marseille in Francia. "I virus patogeni che possono infettare animali e piante potrebbero essere stati immagazzinati in vecchi strati di permafrost, compresi quelli che hanno causato epidemie globali in passato".
Solo all'inizio del XX secolo, più di un milione di renne morirono di antrace. Nel nord non è facile scavare tombe profonde, quindi la maggior parte di queste carcasse sono state sepolte vicino alla superficie, in 7.000 tombe sparse nel nord della Russia.
Cos'altro potrebbe essere nascosto sotto il terreno ghiacciato?
Persone e animali sono stati sepolti nel permafrost per centinaia di anni, quindi è possibile che anche altri agenti infettivi possano fuoriuscire. Ad esempio, gli scienziati hanno trovato frammenti dell'RNA del virus dell'influenza spagnola in cadaveri massicciamente sepolti nella tundra dell'Alaska. Anche il vaiolo e la peste bubbonica sono sepolti in Siberia. In uno studio del 2011, Boris Revich e Marina Podolnaya hanno scritto: "Come risultato dello scioglimento del permafrost, i vettori di infezioni mortali del XVIII e XIX secolo potrebbero ritornare, specialmente vicino ai cimiteri dove furono sepolte le vittime di queste infezioni".
Negli anni 1890 in Siberia si verificò una grave epidemia di vaiolo. Una città ha perso fino al 40% della sua popolazione. I corpi furono sepolti sotto lo strato superiore di permafrost sulle rive del fiume Kolyma. Dopo 120 anni, le inondazioni del fiume Kolyma hanno iniziato a erodere gli argini e lo scioglimento del permafrost ha accelerato questo processo di erosione.
In un progetto iniziato negli anni '90, gli scienziati del Centro scientifico statale per la virologia e la biotecnologia di Novosibirsk hanno studiato i resti di esseri umani dell'età della pietra trovati nella Siberia meridionale, nella regione dell'Altai. Hanno anche studiato campioni di cadaveri di persone che morirono durante epidemie virali nel XIX secolo e furono sepolte nel permafrost della Russia.
Gli scienziati dicono di aver trovato corpi con ulcere caratteristiche dei segni del vaiolo. Sebbene non abbiano trovato il virus del vaiolo stesso, hanno trovato frammenti di DNA.
Naturalmente, questa non è la prima volta che i batteri congelati nel ghiaccio riprendono vita.
In uno studio del 2005, gli scienziati della NASA hanno resuscitato con successo i batteri intrappolati in uno stagno ghiacciato in Alaska per 32.000 anni. Un microbo chiamato Carnobacterium pleistocenum è stato congelato sin dal Pleistocene, quando i mammut lanosi vagavano ancora per la Terra. Non appena il ghiaccio si è sciolto, hanno ripreso a nuotare come se niente fosse.
Due anni dopo, gli scienziati sono stati in grado di far rivivere un batterio di 8 milioni di anni che dormiva nel ghiaccio sotto un ghiacciaio nelle valli di Beacon e Mullins in Antartide. Nello stesso studio, i batteri sono stati recuperati da ghiaccio che ha più di 100.000 anni.
Tuttavia, non tutti i batteri possono tornare in vita dopo essere stati congelati nel permafrost. I batteri dell'antrace possono farlo perché formano spore estremamente resistenti che possono vivere congelate per un tempo molto lungo.
Altri batteri che possono formare spore e quindi sopravvivere nel permafrost includono il tetano e il Clostridium botulinum, responsabile del botulismo, una malattia rara che può causare paralisi e morte. Alcuni funghi possono anche sopravvivere a lungo nel permafrost.
Alcuni virus possono anche sopravvivere per lunghi periodi di tempo.
In uno studio del 2014, gli scienziati guidati da Claveri hanno rianimato due virus intrappolati nel permafrost della Siberia per 30.000 anni. Conosciuti come Pithovirus sibericum e Mollivirus sibericum, sono considerati "virus giganti" perché a differenza della maggior parte dei virus, sono così grandi da poter essere visti al microscopio normale. Sono stati trovati a una profondità di 30 metri nella tundra costiera.
I virus sono diventati contagiosi subito dopo il risveglio. Fortunatamente per noi, questi particolari virus infettano solo le amebe unicellulari. Tuttavia, la ricerca suggerisce che anche altri virus che possono infettare gli esseri umani potrebbero rinascere.
Inoltre, il riscaldamento globale non deve sciogliere il permafrost per rappresentare una minaccia. Quando il ghiaccio marino artico si scioglie, la costa settentrionale della Siberia diventa più facile da raggiungere via mare. Ovviamente, il suo sviluppo industriale sta diventando più redditizio, compresa l'estrazione di oro e minerali, la perforazione di pozzi petroliferi e l'estrazione di gas naturale.
"Al momento, queste aree sono vuote e nessuno sta toccando gli strati profondi del permafrost", afferma Claverie. “Ma questi strati antichi possono essere ottenuti durante le operazioni di scavo e perforazione. Se i virioni vitali vivono ancora lì, sarà un disastro ".
I virus giganti possono essere i colpevoli più probabili di un'epidemia virale.
"La maggior parte dei virus viene rapidamente inattivata al di fuori delle cellule ospiti a causa della luce, dell'essiccamento o della degradazione biochimica spontanea", afferma Claverie. “Ad esempio, se il loro DNA è danneggiato e non può essere riparato, i virus cessano di essere infettivi. Tuttavia, tra i virus conosciuti, i virus giganti sono generalmente molto resistenti e persistenti ".
Claverie afferma che potrebbero emergere virus dai primi esseri umani ad abitare l'Artico. Potremmo persino vedere virus di specie di ominidi estinte da tempo come i Neanderthal ei Denisovani, che si stabilirono in Siberia e furono esposti a varie malattie virali. In Russia sono stati trovati i resti di uomini di Neanderthal di 30-40.000 anni. Le popolazioni umane hanno vissuto lì, sono state ammalate e sono morte per migliaia di anni.
“La possibilità che potremmo prendere il virus da un uomo di Neanderthal estinto da tempo suggerisce che l'idea che il virus possa essere“sradicato”dal pianeta è sbagliata e ci dà un falso senso di sicurezza. Questo è il motivo per cui le scorte di vaccino dovrebbero essere conservate per ogni evenienza."
Dal 2014 Claverie analizza il contenuto di DNA nel permafrost alla ricerca della firma genetica di virus e batteri che possono infettare gli esseri umani. Ha trovato molti batteri che possono essere pericolosi per l'uomo. I batteri hanno un DNA che codifica per fattori di virulenza: molecole prodotte da batteri e virus patogeni che aumentano la loro capacità di infettare un ospite.
Il team di Claverie ha anche scoperto diverse sequenze di DNA che sembrano provenire da virus, compreso l'herpes. Ma non sono state ancora trovate tracce di vaiolo. Per ovvie ragioni, non hanno tentato di rianimare nessuno degli agenti patogeni.
Può darsi che gli agenti patogeni, ai quali le persone si sono già abituate, possano manifestarsi in altri luoghi, e non solo dal ghiaccio o dal permafrost.
Nel febbraio 2017, gli scienziati della NASA hanno affermato di aver trovato microbi di 10-50.000 anni nei cristalli in una miniera messicana. Questi batteri si trovavano nella Grotta dei Cristalli, parte di una miniera a Naiza, nel Messico settentrionale. La grotta contiene molti cristalli bianco latte del minerale selenite, che si è formato nel corso di centinaia di migliaia di anni.
I batteri erano intrappolati in piccole sacche liquide di cristalli, ma non appena furono rimossi, si ripresero e iniziarono a moltiplicarsi. Questi microbi sono geneticamente unici e potrebbero essere nuove specie, ma gli scienziati non hanno ancora pubblicato il loro lavoro.
Anche i batteri più vecchi sono stati trovati nella grotta di Lechugilla nel New Mexico, a 300 metri sotto terra. Questi microbi non hanno visto la superficie per oltre 4 milioni di anni. La grotta non ha mai visto la luce del sole ed è stata isolata per 10.000 anni dalle acque superficiali.
Nonostante ciò, i batteri in qualche modo si sono dimostrati resistenti a 18 tipi di antibiotici, compresi i farmaci considerati "l'ultimo ostacolo" nella lotta alle infezioni. In uno studio pubblicato nel dicembre 2016, gli scienziati hanno scoperto che il batterio noto come Paenibacillus sp. LC231 erano resistenti al 70% degli antibiotici.
Poiché i batteri sono stati completamente isolati nella grotta per quattro milioni di anni, non sono entrati in contatto con gli esseri umani o gli antibiotici che usiamo per curare le infezioni. Si scopre che la loro resistenza agli antibiotici è apparsa in qualche modo diversa.
Gli scienziati ritengono che i batteri che non danneggiano l'uomo, tra molti altri, sviluppino una resistenza naturale agli antibiotici. Cioè, questa stessa resistenza agli antibiotici esiste da milioni o addirittura miliardi di anni.
Ovviamente, tale resistenza agli antibiotici non potrebbe svilupparsi in clinica durante l'uso di antibiotici.
La ragione di ciò è che molti tipi di funghi e persino altri batteri producono naturalmente antibiotici per ottenere un vantaggio competitivo rispetto ad altri microbi. È così che Fleming ha scoperto per la prima volta la penicillina: i batteri nella capsula di Petri sono morti dopo essere stati contaminati da muffe che producono antibiotici.
Nelle caverne dove il cibo scarseggia, gli organismi devono essere spietati se vogliono sopravvivere. I batteri come Paenibacillus potrebbero aver dovuto sviluppare una resistenza agli antibiotici per evitare la morte da organismi concorrenti.
Questo spiega perché i batteri sono resistenti solo agli antibiotici naturali che provengono da batteri e funghi e costituiscono circa il 99,9% di tutti gli antibiotici che utilizziamo. I batteri non hanno mai incontrato antibiotici artificiali, quindi non hanno resistenza a loro.
"Il nostro lavoro e quello di altri dimostrano che la resistenza agli antibiotici non è una novità", ha detto il microbiologo Hazel Barton dell'Università di Akron, Ohio, che ha guidato lo studio. “I nostri organismi sono stati isolati dalle specie di superficie per 4-7 milioni di anni, ma la resilienza che hanno è geneticamente identica a quella che si trova nelle specie di superficie. Ciò significa che questi geni sono almeno altrettanto vecchi e non sono comparsi perché le persone hanno iniziato a usare un trattamento antibiotico ".
Sebbene Paenibacillis non sia dannoso per l'uomo, in teoria può trasmettere la sua resistenza agli antibiotici ad altri patogeni. Ma dal momento che è isolato sotto i 400 metri di roccia, questo sembra improbabile.
Tuttavia, la naturale resistenza agli antibiotici è probabilmente così diffusa che molti dei batteri che emergono dallo scioglimento del permafrost potrebbero già averla. A sostegno di ciò, in uno studio del 2011, gli scienziati hanno estratto il DNA da batteri trovati nel permafrost di 30.000 anni fa nel Mare di Bering. Hanno trovato geni che codificano la resistenza agli antibiotici beta-lattamici, tetracicline e glicopeptidi.
Vale la pena preoccuparsi?
Si ritiene che il rischio di comparsa di microbi patogeni dal permafrost sia intrinsecamente inconoscibile, quindi non c'è motivo di preoccuparsi. Invece, dobbiamo concentrarci sulle minacce più esplicite del cambiamento climatico. Ad esempio, quando la terra si riscalda, i paesi del nord possono diventare più suscettibili a focolai di malattie "meridionali" come la malaria, il colera e la dengue, poiché i loro agenti patogeni prosperano al caldo.
C'è anche un'opinione secondo cui non dovremmo ignorare i rischi quando non possiamo quantificarli.
"C'è una possibilità diversa da zero che i microbi patogeni possano riemergere e infettarci", dice Claverie. “Quanto sia probabile ciò non è ancora noto, ma è probabile. Forse questi batteri possono essere curati con antibiotici, batteri resistenti, un virus. Se l'agente patogeno non è stato a lungo in contatto con l'uomo, il sistema immunitario non sarà pronto. Quindi c'è pericolo."
ILYA KHEL
