Un nuevo estudio advierte sobre los peligros de los ‘patógenos que viajan en el tiempo’

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A medida que el clima se calienta, los científicos han sugerido que los «patógenos que viajan en el tiempo» liberados por el deshielo del permafrost del Ártico pueden representar una amenaza para los ecosistemas modernos.

permafrost Es una capa sólida de tierra congelada hecha de tierra, arena y roca en el interior. regiones de latitudes altas Como Groenlandia, Alaska, Siberia, la meseta tibetana y el norte de Canadá. Una nueva investigación encuentra que esta capa de hielo atrapa microbios que permanecen inactivos durante largos períodos de tiempo, pero un planeta que se calienta podría crear las condiciones adecuadas para que estos patógenos regresen del pasado.

Para comprender mejor las posibles influencias ambientales, un equipo internacional de investigadores modeló numéricamente las interacciones entre un virus antiguo y una bacteria moderna en un estudio publicado el 27 de julio en la revista Nature. PLOS Biología Computacional.

A través de decenas de miles de iteraciones, el equipo de estudio rastreó cómo el virus afectó la diversidad de especies en la comunidad bacteriana. Alrededor del 1% de los virus antiguos causan grandes interrupciones en los ecosistemas digitales. El patógeno aumentó la diversidad hasta en un 12 % o, por el contrario, redujo la diversidad de especies en un 32 %. Los invasores virales no solo sobrevivieron, sino que evolucionaron con el tiempo, desequilibrando el sistema.

Los investigadores utilizaron un software llamado Avida para simular si los patógenos penetrarían con éxito en un ecosistema. En una red bidimensional, los organismos bacterianos interactuaban con su entorno para competir por la energía y el espacio. Los competidores que han encontrado su nicho pueden reproducirse y sobrevivir a través de los torneos.

Al hacerlo, hubo pequeños errores en la reproducción que crearon diversidad genética, Lo que llevó a una mayor complejidad. sistema ambiental. Cuando el virus ingresó a este entorno, como cualquier otro parásito, solo pudo obtener energía filtrando huéspedes bacterianos adecuados. Los anfitriones no pudieron recibir la energía que necesitaban para sobrevivir o reproducirse y, posteriormente, murieron.

¿Significa esto que casi un tercio de los humanos y otros organismos corren el riesgo de morir pronto a causa de una enfermedad viral despierta? No. Pero el autor principal Giovanni Strona y el coautor Cory Bradshaw dijeron que los hallazgos agregan otra capa de preocupación a los riesgos de un clima cada vez más cálido.

En las últimas dos décadas, se ha dedicado más investigación a comprender las consecuencias descongelación del permafrost En las regiones árticas, como A Estudio de la NASA de enero de 2022 que investigó los efectos de la liberación de carbono durante eventos repentinos de descongelación y la mirada de Jean-Michel Clavery durante una década a los patógenos infecciosos atrapados en el permafrost.

Claverie, profesor emérito de medicina y genómica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Aix-Marseille, revivió lo que llamó virus «zombie» del permafrost en 2014 y 2015, y él y su equipo informaron cinco nuevas familias de virus antiguos capaces de infectar amebas en un estudio En febrero, como informó anteriormente CNN. La investigación dirigida por Clavery demostró que los microbios antiguos pueden permanecer infecciosos a pesar de estar inactivos durante decenas de miles de años.

Usando esta suposición del trabajo de Claverie, Bradshaw, director del Laboratorio de Medio Ambiente Global de la Universidad de Flinders en Australia, y Strona, investigador principal del Centro de Investigación Conjunta de la Comisión Europea, diseñaron una simulación para determinar las consecuencias que podrían tener estos patógenos.

Y aunque el 1% de los patógenos que causan una perturbación importante parece bajo, 4 sextillones de células escapan del permafrost cada año, dijo Bradshaw. Esto es mucho más que El número de estrellas en la galaxia..

“Uno por ciento en 4 sextillones es un número que la mayoría de la gente ni siquiera puede concebir. Hay muchas, muchas posibilidades de que eso suceda. La posibilidad es rara para un virus, pero hay muchos virus posibles”, dijo a CNN en una entrevista telefónica.

Bradshaw compara los virus del permafrost con cualquier otra especie invasora. En el mundo real, la mayoría de las invasiones fallan, como refleja el estudio. Dijo que la razón por la que todavía tenemos problemas con las especies invasoras es porque hay muchas introducciones al ecosistema.

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Strona dijo que durante los exitosos eventos de invasión del estudio, la pérdida resultante en la diversidad de especies del 32% no significa que el virus haya matado a un tercio de todas las bacterias en el ecosistema digital. En cambio, significa que todo el ecosistema experimentó una pérdida del 32% en la diversidad bacteriana.

Cuando los virus infectan bacterias y matan a sus anfitriones, los efectos sobre el ecosistema son catastróficos. Los recursos que una vez existieron en equilibrio ya no estaban disponibles, dijo Bradshaw, por lo que las especies restantes se vieron obligadas a participar en una carrera armamentista para sobrevivir. Depredadores y presas Lucharon por el uso de los recursos. que sobraron, lo que resultó en un sistema desequilibrado. Si había menos depredadores consumiendo a la presa, la presa prosperaba, se poblaba y luego consumía más recursos. Luego, la sobreproducción redujo el número de presas en el proceso natural de sacrificio. Si hubiera más depredadores, consumirían demasiadas presas para sobrevivir de forma sostenible, lo que conduce al mismo resultado.

Los investigadores encontraron que la introducción del virus fue la única causa de esta gran fluctuación en la diversidad de especies.

Los organismos modernos, incluidos los humanos, tienen pocos o ningún mecanismo de defensa natural para los patógenos antiguos. Para el equipo de investigación, dijeron Strona y Bradshaw, el estudio es más una llamada a la acción que una advertencia real.

«No necesitamos hacer sonar la alarma en este momento», dijo la Dra. Kimberly Miner, científica climática del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. Dijo que cree que hay preocupaciones más apremiantes sobre la crisis climática que podrían ser más controlables, como la desaceleración de la liberación de carbono a la atmósfera.

El estudio es un gran primer paso para identificar el riesgo de estas variantes desconocidas, dijo Miner, quien no participó en esta investigación. Pero la posibilidad de infección por estos patógenos emergentes sigue siendo «extremadamente improbable».

Las áreas que contienen el permafrost de la Tierra están escasamente pobladas. Si los antiguos patógenos lograran escapar de alguna manera, tendrían dificultades para encontrar personas a las que infectar. Además, el permafrost se descongela gradualmente a lo largo del año a un ritmo de aproximadamente 1,2 pulgadas (3 centímetros) por temporada, y la mayoría de los 4 sextillones de células se liberan durante este deshielo gradual, dijo Miner.

Explicó que el deshielo repentino del permafrost en el Ártico, que a veces ocurre lo más rápido posible durante unos días, es «nuestra mayor preocupación en términos de liberación de organismos que no conocemos».

A medida que aumente la temperatura media global, estos derretimientos repentinos serán más comunes. Después de las altas temperaturas récord en julio, las imágenes de drones han capturado el cráter helado más grande de Siberia hundiéndose a medida que la nieve se derrite bajo tierra.

Strona y Bradshaw señalan que se necesita más investigación para extender las implicaciones de sus hallazgos a humanos o animales. Los investigadores dijeron que su intención era proporcionar un marco para evaluar los riesgos de los invasores biológicos de una era pasada.

En todos estos casos, dijeron los autores del estudio, la única medida preventiva, ya sea por el aumento del nivel del mar, el calor mortal o los patógenos emergentes, es reducir o detener las emisiones de carbono que impulsan el calentamiento global y protegen los ecosistemas del Ártico. Sin hacerlo, dijeron, la cascada ambiental no sería ciencia ficción.