Sepanjang sejarah planet kita, manusia telah wujud bersama dengan bakteria dan virus. Kami mencari cara untuk melawan wabak dan cacar, dan sebagai tindak balas mereka mencari cara untuk menjangkiti kita. Kami telah menggunakan antibiotik selama hampir satu abad, sejak Alexander Fleming menemui penisilin. Sebagai tindak balas, bakteria telah mengembangkan ketahanan terhadap antibiotik. Tidak ada penghujung pertempuran. Kami menghabiskan banyak masa dengan patogen sehingga kami bergilir-gilir. Namun, apa yang berlaku jika kita tiba-tiba menemui bakteria dan virus mematikan yang belum pernah ditemui dalam ribuan tahun atau tidak pernah dijumpai?
Mungkin kita akan segera mengetahui. Perubahan iklim mengakibatkan pencairan tanah permafrost yang telah beku selama ribuan tahun, dan ketika tanah mencair, virus dan bakteria kuno muncul yang hidup dan kembali hidup.
Pada bulan Ogos 2016, di sudut terpencil tundra Siberia, di Semenanjung Yamal, seorang budak lelaki berusia 12 tahun meninggal dunia dan sekurang-kurangnya dua puluh orang dimasukkan ke hospital setelah dijangkiti antraks.
Telah dinyatakan bahawa lebih dari 75 tahun yang lalu, seekor rusa yang dijangkiti antraks mati dan kerangka beku terperangkap di bawah lapisan tanah beku, di bawah permafrost. Dia tinggal di sana sehingga musim panas 2016, ketika lapisan es mencair kerana panas terik. Oleh itu, dia melepaskan mayat rusa dan jangkitan anthrax ke perairan dan tanah terdekat, dan kemudian ke bekalan makanan. Orang terancam.
Yang menakutkan adalah bahawa ini mungkin bukan kejadian terpencil.
Bumi semakin panas dan mencairkan lebih banyak lapisan udara. Dalam keadaan normal, lapisan permukaan permafrost, sedalam kira-kira 50 sentimeter, mencair setiap musim panas. Tetapi pemanasan global secara beransur-ansur memperlihatkan lapisan permafrost lama.
Video promosi:
Tanah abadi beku adalah tempat yang sesuai untuk bakteria untuk terus hidup dalam jangka masa yang panjang, mungkin berjuta-juta tahun. Ini bermaksud bahawa pencairan ais berpotensi membuka kotak penyakit Pandora.
Suhu di Lingkaran Artik meningkat dengan cepat, kira-kira tiga kali lebih cepat daripada seluruh dunia. Ejen berjangkit lain juga boleh keluar.
"Permafrost adalah penjaga kuman dan virus yang sangat baik kerana sejuk, gelap dan kekurangan oksigen," kata ahli biologi evolusi Jean-Michel Claverie dari Universiti Aix-Marseille di Perancis. "Virus patogen yang dapat menjangkiti haiwan dan tumbuhan mungkin telah disimpan di lapisan tanah permafrost lama, termasuk yang menyebabkan wabak global pada masa lalu."
Pada awal abad ke-20 sahaja, lebih daripada satu juta rusa mati akibat antraks. Di utara, tidak mudah menggali kubur dalam, jadi sebahagian besar bangkai ini dikuburkan hampir ke permukaan, di 7,000 kubur yang tersebar di utara Rusia.
Apa lagi yang boleh disembunyikan di bawah tanah beku?
Orang dan haiwan telah dikuburkan di permafrost selama beratus-ratus tahun, jadi ada kemungkinan agen jangkitan lain juga keluar. Sebagai contoh, saintis telah menemui serpihan RNA virus selesema Sepanyol di mayat yang dikuburkan secara besar-besaran di tundra Alaskan. Cacar dan wabak bubonic juga dikebumikan di Siberia. Dalam kajian tahun 2011, Boris Revich dan Marina Podolnaya menulis: "Akibat pencairan permafrost, vektor jangkitan mematikan pada abad ke-18 dan ke-19 mungkin kembali, terutama di kawasan perkuburan di mana mangsa jangkitan ini dikebumikan."
Pada tahun 1890-an, wabak penyakit cacar serius berlaku di Siberia. Satu bandar kehilangan sehingga 40% penduduknya. Mayat dikebumikan di bawah lapisan atas permafrost di tebing Sungai Kolyma. Setelah 120 tahun, banjir Sungai Kolyma mulai mengikis tebing, dan pencairan permafrost mempercepat proses hakisan ini.
Dalam sebuah projek yang bermula pada tahun 1990-an, para saintis dari Pusat Penyelidikan Negara untuk Virologi dan Bioteknologi di Novosibirsk mengkaji sisa-sisa manusia Zaman Batu yang terdapat di selatan Siberia, di wilayah Altai. Mereka juga mengkaji sampel dari mayat orang yang mati semasa wabak virus pada abad ke-19 dan dikebumikan di permafrost Rusia.
Para saintis mengatakan bahawa mereka telah menemui mayat dengan ulser yang mempunyai ciri-ciri tanda cacar. Walaupun mereka tidak menemui virus cacar itu sendiri, mereka menemui serpihan DNA.
Sudah tentu, ini bukan kali pertama bakteria yang beku dalam ais hidup kembali.
Dalam kajian tahun 2005, saintis NASA berjaya menghidupkan semula bakteria yang terperangkap di kolam beku di Alaska selama 32,000 tahun. Mikroba yang disebut Carnobacterium pleistocenum telah dibekukan sejak Pleistosen, ketika mammoth berbulu masih berkeliaran di Bumi. Sebaik sahaja es mencair, mereka mula berenang semula seolah-olah tidak ada yang berlaku.
Dua tahun kemudian, saintis dapat menghidupkan kembali bakteria berusia 8 juta tahun yang telah tidur di dalam ais di bawah glasier di lembah Beacon dan Mullins di Antartika. Dalam kajian yang sama, bakteria ditemui dari ais yang berusia lebih dari 100,000 tahun.
Namun, tidak semua bakteria dapat hidup kembali setelah dibekukan di permafrost. Bakteria antraks dapat melakukan ini kerana ia membentuk spora yang sangat tahan lasak yang dapat hidup beku untuk waktu yang sangat lama.
Bakteria lain yang dapat membentuk spora dan dapat bertahan dalam permafrost termasuk tetanus dan Clostridium botulinum, yang bertanggung jawab untuk botulisme, penyakit langka yang dapat menyebabkan kelumpuhan dan kematian. Sebilangan kulat juga dapat bertahan di permafrost untuk jangka masa yang lama.
Beberapa virus juga dapat bertahan untuk jangka masa yang panjang.
Dalam kajian tahun 2014, saintis yang diketuai oleh Claveri menghidupkan kembali dua virus yang terperangkap di permafrost Siberia selama 30,000 tahun. Dikenali sebagai Pithovirus sibericum dan Mollivirus sibericum, mereka dianggap "virus gergasi" kerana tidak seperti kebanyakan virus, mereka begitu besar sehingga dapat dilihat di bawah mikroskop biasa. Mereka ditemui pada kedalaman 30 meter di tundra pantai.
Virus menjadi berjangkit sejurus selepas kebangkitan semula. Nasib baik bagi kita, virus tertentu hanya menjangkiti amuba sel tunggal. Walau bagaimanapun, penyelidikan menunjukkan bahawa virus lain yang dapat menjangkiti manusia juga boleh dilahirkan semula.
Lebih-lebih lagi, pemanasan global tidak perlu mencairkan permafrost untuk menimbulkan ancaman. Apabila ais laut Artik mencair, pantai utara Siberia menjadi lebih mudah dijangkau melalui laut. Jelas, pembangunan perindustriannya menjadi lebih menguntungkan, termasuk pengekstrakan emas dan mineral, penggerudian telaga minyak, dan pengekstrakan gas asli.
"Pada masa ini, daerah-daerah ini kosong, dan tidak ada yang menyentuh lapisan permafrost yang dalam," kata Claverie. "Tetapi lapisan kuno ini dapat diperoleh semasa operasi penggalian dan pengeboran. Sekiranya virion masih hidup di sana, ia akan menjadi bencana."
Virus raksasa boleh menjadi penyebab utama wabak virus.
"Sebilangan besar virus dengan cepat tidak aktif di luar sel inang kerana cahaya, pengeringan, atau degradasi biokimia spontan," kata Claverie. "Sebagai contoh, jika DNA mereka rusak dan tidak dapat diperbaiki, virus tidak lagi menular. Namun, di antara virus yang diketahui, virus gergasi biasanya sangat sukar dan berterusan."
Claverie mengatakan virus dari manusia paling awal untuk mendiami Kutub Utara dapat muncul. Kita mungkin melihat virus spesies hominid yang sudah lama pupus seperti Neanderthal dan Denisovans, yang menetap di Siberia dan terdedah kepada pelbagai penyakit virus. Di Rusia, mayat Neanderthal berusia 30-40,000 tahun ditemui. Populasi manusia telah tinggal di sana, telah sakit dan mati selama ribuan tahun.
"Kemungkinan kita dapat menangkap virus dari Neanderthal yang sudah lama pupus menunjukkan bahawa gagasan bahawa virus itu dapat" dibasmi "dari planet ini adalah salah dan memberi kita rasa aman yang salah. Inilah sebabnya mengapa persediaan vaksin harus disimpan untuk berjaga-jaga."
Sejak 2014, Claverie telah menganalisis kandungan DNA dari permafrost untuk mencari tanda genetik virus dan bakteria yang dapat menjangkiti manusia. Dia menemui banyak bakteria yang boleh membahayakan manusia. Bakteria mempunyai DNA yang memberi kod untuk faktor virulensi: molekul yang dihasilkan bakteria dan virus patogen yang meningkatkan keupayaan mereka untuk menjangkiti inang.
Pasukan Claverie juga menemui beberapa urutan DNA yang nampaknya berasal dari virus, termasuk herpes. Tetapi belum ada kesan cacar. Atas sebab-sebab yang jelas, mereka tidak berusaha menghidupkan salah satu patogen.
Mungkin patogen, dari mana orang sudah menjadi tidak terbiasa, dapat menampakkan diri di tempat lain, dan bukan hanya dari es atau permafrost.
Pada Februari 2017, saintis NASA mengatakan bahawa mereka telah menemui mikroba berusia 10-50,000 tahun dalam kristal di lombong Mexico. Bakteria ini terletak di Gua Kristal, sebahagian dari lombong di Naiza di utara Mexico. Gua ini mengandungi banyak kristal putih susu selenit mineral, yang telah terbentuk selama beratus-ratus ribu tahun.
Bakteria terperangkap dalam kantung kristal kecil dan cair, tetapi begitu dikeluarkan, mereka hidup kembali dan mulai membiak. Mikroba ini secara genetik unik dan mungkin spesies baru, tetapi saintis belum menerbitkan karya mereka.
Malah bakteria yang lebih tua ditemui di Gua Lechugilla di New Mexico, 300 meter di bawah tanah. Mikroba ini tidak melihat permukaannya selama lebih dari 4 juta tahun. Gua ini tidak pernah melihat cahaya matahari dan telah terpencil selama 10,000 tahun dari permukaan air.
Walaupun begitu, bakteria itu terbukti tahan terhadap 18 jenis antibiotik, termasuk ubat-ubatan yang dianggap sebagai "rintangan terakhir" dalam memerangi jangkitan. Dalam kajian yang diterbitkan pada bulan Disember 2016, para saintis mendapati bahawa bakteria yang dikenali sebagai Paenibacillus sp. LC231 tahan terhadap 70% antibiotik.
Kerana bakteria benar-benar terisolasi di gua selama empat juta tahun, mereka tidak bersentuhan dengan manusia atau antibiotik yang kita gunakan untuk mengobati jangkitan. Ternyata daya tahan mereka terhadap antibiotik nampaknya berbeza.
Para saintis percaya bahawa bakteria yang tidak membahayakan manusia, antara lain, mengembangkan ketahanan terhadap antibiotik semula jadi. Iaitu, ketahanan antibiotik ini telah wujud selama berjuta-juta atau bahkan berbilion tahun.
Jelas, ketahanan antibiotik seperti itu tidak dapat berkembang di klinik semasa penggunaan antibiotik.
Sebabnya adalah kerana banyak jenis kulat dan bakteria lain secara semula jadi menghasilkan antibiotik untuk mendapatkan kelebihan daya saing berbanding mikrob lain. Ini adalah bagaimana Fleming pertama kali menemui penisilin: bakteria dalam piring petri mati setelah tercemar dengan acuan penghasil antibiotik.
Di gua-gua yang kekurangan makanan, organisma mesti kejam jika ingin bertahan. Bakteria seperti Paenibacillus mungkin terpaksa mengembangkan ketahanan terhadap antibiotik untuk mengelakkan kematian daripada organisma yang bersaing.
Ini menjelaskan mengapa bakteria hanya tahan terhadap antibiotik semula jadi yang berasal dari bakteria dan kulat, dan membentuk sekitar 99.9% dari semua antibiotik yang kita gunakan. Bakteria tidak pernah menemui antibiotik buatan, jadi mereka tidak tahan terhadapnya.
"Hasil kerja kami dan yang lain menunjukkan bahawa ketahanan terhadap antibiotik bukanlah sesuatu yang baru," kata ahli mikrobiologi Hazel Barton dari University of Akron, Ohio, yang mengetuai kajian ini. "Organisma kita telah diasingkan dari spesies permukaan selama 4-7 juta tahun, tetapi ketahanan yang mereka miliki sama secara genetik dengan yang terdapat pada spesies permukaan. Ini bermakna bahawa gen ini sekurang-kurangnya sama tua dan tidak muncul kerana orang mula menggunakan rawatan antibiotik."
Walaupun Paenibacillis tidak berbahaya bagi manusia, secara teori ia dapat menyebarkan ketahanan antibiotiknya kepada patogen lain. Tetapi kerana ia terpencil di bawah batu 400 meter, ini nampaknya tidak mungkin.
Walau bagaimanapun, ketahanan antibiotik semula jadi terhadap antibiotik mungkin sangat meluas sehingga banyak bakteria yang muncul dari permafrost lebur mungkin sudah memilikinya. Untuk menyokongnya, dalam sebuah kajian pada tahun 2011, para saintis mengekstrak DNA dari bakteria yang terdapat di permafrost berusia 30,000 tahun di Laut Bering. Mereka menemui gen yang mengekodkan ketahanan terhadap antibiotik beta-laktam, tetrasiklin, dan glikopeptida.
Adakah perlu dibimbangkan?
Adalah dipercayai bahawa risiko munculnya mikrob patogen dari permafrost sememangnya tidak dapat diketahui, jadi tidak perlu risau. Sebaliknya, kita mesti memberi tumpuan kepada ancaman yang lebih jelas dari perubahan iklim. Sebagai contoh, ketika bumi menghangat, negara-negara utara mungkin lebih rentan terhadap wabah penyakit "selatan" seperti malaria, kolera, dan denggi, ketika patogen mereka berkembang dalam keadaan panas.
Ada juga pendapat bahwa kita tidak boleh mengabaikan risiko ketika kita tidak dapat mengukurnya.
"Ada kemungkinan tidak ada mikroba patogen dapat muncul kembali dan menjangkiti kita," kata Claverie. "Seberapa besar kemungkinan ini belum diketahui, tetapi kemungkinan. Mungkin bakteria ini dapat disembuhkan dengan antibiotik, bakteria tahan, virus. Sekiranya patogen sudah lama tidak bersentuhan dengan manusia, sistem imun tidak akan siap. Jadi ada bahaya."
ILYA KHEL
