Çözülen donmuş toprak Neandertal döneminden kalma mikropları serbest bırakıyor – halk sağlığı için risk ne kadar yüksek? Buyurun araştırmacıların yazdıklarına bakalım:
Küresel ısınma geleneksel olarak tropikal hastalıkların vektörlerinin Batı Avrupa gibi dünyanın ılıman bölgelerine göç etmesinden kaynaklanan yeni sağlık risklerinin ortaya çıkmasıyla ilişkilendiriliyordu. Ancak yakın zamanda, bir başka tehdidin de, donmuş toprakta bir milyon yıldır muhafaza edilen mikropların, Sibirya Arktik donmuş topraklarının (permafrost) çözülmesinin hızlanmasıyla serbest kalacağı kuzey bölgelerinden gelebileceği fark edildi.
Bu bilim kurgu senaryosu, 2015 yılında uluslararası bir araştırma ekibinin 30.000 yıl öncesine ait permafrosttan izole edilen birkaç virüsü yeniden diriltmeyi başarmasıyla daha gerçekçi hale geldi. Yapılan ek deneylerin ardından, tarih öncesi virüslerin önemli bir kısmının daha da uzun süreler boyunca bulaşıcı kalabileceği artık netlik kazanmıştır. Bu makale, bu virüslerin serbest bırakılmasının gelecek için oluşturabileceği risklerin gerçekliğini gözden geçirmektedir.
“Permafrost” nedir?
Ilıman bölgelerde yaşayanların çoğunun (birçok gazeteci de dahil olmak üzere) inancının aksine, Kuzey Kutup Dairesi’nin kuzeyinde yer alan bölgeler sürekli olarak karla kaplı buzlu alanlar değildir. Örneğin, Yakutistan’a bağlı Saha Cumhuriyeti’nde 68. paralelin kuzeyinde Kolyma Nehri’nin ağzında yer alan ve popüler bir donmuş toprak araştırma alanı olan Duvanny Yar’da yıllık ortalama sıcaklık -10°C’yi geçmese de, Haziran’dan Eylül’e kadar sıfırın üzerinde seyretmekte ve zaman zaman 30°C’ye ulaşmaktadır. Bu nedenle her yaz, çeşitli faunadan (eklembacaklılar, solucanlar) oluşan önemli bir bitki örtüsünün yeniden büyümesine ve karmaşık bir mikrobiyal ekosistemin (protozoa, bakteriler, virüsler) çoğalmasına tanık olur.
Her kış dönüşünde, bu geçici canlı madde yüzey tabakası yavaşça ayrışır ve yeniden donar. Yüzlerce yıl boyunca birikmesi ve sıkışması sonucunda, yaz aylarında bile sıcaklığın bir daha asla 0°C’nin üzerine çıkmadığı bir derinlikte bir tür turba oluşur. “Permafrost” olarak adlandırılan bu kalıcı donmuş toprak, bu nedenle popüler medyada sıklıkla karıştırıldığı buzdan (yani donmuş sudan) çok farklıdır. Permafrostun kalınlığı iki bölge ile sınırlandırılmıştır. Yüzeyde (yaklaşık bir metre derinliğe kadar), “aktif katman” olarak adlandırılan ve sıcaklığı her yaz 0°C’nin üzerine çıkan bölge. Ve en altta (jeotermal gradyan (Dünya’nın iç ısısı) nedeniyle kuzeydoğu Sibirya’da 1.500 metreye kadar ulaşabilmektedir). Üst ve alt arasında permafrost sıcaklıkları nispeten sabit kalır (-15°C ile -5°C arasında).
Ilıman bölgelerdeki pek çok kişinin inancının aksine, Kuzey Kutup Dairesi’nin kuzeyindeki bölgeler sürekli karla kaplı buzlu alanlar değildir
Çalışmalar, bu jeolojik özelliÄŸin Kuzey Kutbu’nda son 400.000 yıldır istikrarlı olduÄŸunu ve bu durumun küresel ısınma baÄŸlamında artık tehdit altında olduÄŸunu göstermiÅŸtir. Sanayi öncesi döneme göre ortalama 1,5°C’lik bir sıcaklık artışının 21. yüzyılda aşılacağı artık yaygın olarak kabul ediliyorsa, ılıman bölgelere göre iki ila üç kat daha hızlı ısındığı görülen Kuzey Kutbu’nda senaryo çok daha kötü olacaktır. Bunun halihazırda gözle görülür bir sonucu, artan derinliklerde yüzey permafrostunun yaz aylarında çözülmesi ve kıyı bölgelerinde veya nehirler boyunca permafrost kayalıklarının hızla erozyona uÄŸramasıdır. Bu da geç Pleistosen’den (yani son 100.000 yıl) kalanlar da dahil olmak üzere permafrost mikroplarının salınımını ve canlanmasını arttırmaktadır.
Permafrost Antik Mikroplar İçin Optimal Bir Doğal Depodur
Permafrost, büyük ve çok çeÅŸitli mikroorganizma popülasyonunun (bakteri, maya, protozoa, vb.) etkisi altında çürüyen organik maddelerin zengin bir karışımı olan normal topraktan kaynaklanır. Bununla birlikte, aktif katmanın altında, serbest sıvı suyun varlığı sona erer ve tüm metabolik faaliyetler aÅŸamalı olarak durma noktasına gelir. Bu durum yerleÅŸik mikroorganizmaların bir kısmının geri dönüşü olmayan ölümüne neden olsa da, diÄŸer birçoÄŸu “kriptobiyoz” adı verilen hareketsiz bir duruma girmeyi baÅŸarır ve sıcaklık tekrar 0°C’nin üzerine çıktığında hayata dönmeyi bekler. Anlaşılan o ki, derin -dolayısıyla eski- permafrost, DNA’nın yanı sıra hücresel yapıların korunması için de ideal koÅŸullar sunuyor. SoÄŸuk, karanlık, anoksik ve nötrdür; yüzeydeki mikropları hızla yok eden ısı, UV ışığı, oksijen ve aşırı pH’ın tam tersidir. Bir yoÄŸurdu permafrosta koyduÄŸunuzda 50.000 yıl sonra bile yenilebilir durumda kalabilir.
Hücresel mikroorganizmalar (bakteri veya protozoa) için geçerli olan ve kriptobiyoz durumuna geçtikten sonra deÄŸiÅŸmeden kalan bu durum, mikroskobik tohumlar gibi parçacıkları yaÅŸamlarını sürdürmek için herhangi bir metabolik faaliyete ihtiyaç duymayan virüsler için daha da geçerlidir. Dolayısıyla derin permafrost, içinde hapsoldukları donmuÅŸ toprak katmanları kadar eski mikroorganizmalar ve virüsler için kalıcı bir depodur – bir milyon yıla kadar. Bu süre, modern insanın (Homo sapiens) ve hatta kuzenimiz Homo neanderthalensis’in yaklaşık 300.000 yıl önce ortaya çıktığına dair en erken tahmini büyük ölçüde aÅŸmaktadır. BaÅŸka bir deyiÅŸle, türümüz -dolayısıyla bağışıklık sistemimiz- evrimi boyunca bu mikropların çoÄŸuyla hiç temas etmemiÅŸtir.
Çok Sayıda Çalışma Tarih Öncesi Mikropların Canlandığını Kanıtlıyor
Arktik bölgelerin donmuÅŸ topraklarındaki mikrobiyal floranın araÅŸtırılması, medyanın son zamanlarda gösterdiÄŸi ilgiden çok daha önce baÅŸlamıştır. Sibirya permafrostunda bakterilerin varlığı 1912 yılında zaten biliniyordu. Daha 1944 yılında, bakterilerin permafrostta 1.000 yıl hayatta kalabildiÄŸi biliniyordu. ÇoÄŸunlukla Rus bilim insanları tarafından yürütülen bu araÅŸtırma, SoÄŸuk SavaÅŸ ve dilsel nedenlerden dolayı yirminci yüzyılın büyük bir bölümünde Batılı bilim insanları tarafından görmezden gelindi ve Sovyetler BirliÄŸi’nden çoÄŸu araÅŸtırmacı çalışmalarını yurtdışına dağıtılmayan Rusça dergilerde yayınladı.
Bu alanda bir lider olan merhum David Gilichinsky (1948-2012), Sibirya kriyosolleri (çok soÄŸuk iklimlerdeki topraklar) uzmanı olarak 1992’den itibaren Ä°ngilizce yayın yaparak bu izolasyonu kıran ilk mikrobiyolog olmuÅŸtur. Ne yazık ki, sonuçları baÅŸlangıçta Mars’ta mikrobik yaÅŸam olasılığını araÅŸtırıyormuÅŸ gibi sunuldu ve bu nedenle geleneksel mikrobiyologlar tarafından göz ardı edilen alışılmadık dergilerde yayınlandı. Bu öncü çalışmaların ardından, farklı ekipler 100.000 yıl öncesine tarihlenen, ancak radyokarbon tarihleme sınırı nedeniyle çoÄŸu 10.000 – 50.000 yıl aralığında olan permafrost katmanlarından bakterileri yeniden canlandırdı. Son çalışmalar, permafrosttan çıkarılan toplam DNA’nın sıralanmasını ve ardından hangi tür mikropların (ölü veya canlı) orada olduÄŸunu belirlemek için veri tabanı karşılaÅŸtırmalarını içeren yeni bir “metagenomik” yaklaşım da getirmiÅŸtir (adli DNA profillemesine benzer).
Bu çok sayıda çalışma sayesinde, permafrostta bulunan oldukça çeÅŸitli bakteri popülasyonunun, günümüz insan patojenlerinin çoÄŸunun akrabalarını içerdiÄŸini artık biliyoruz-Acinetobacter, Bacillus anthracis, Brucella, Campylobacter, Clostridia, Mycoplasma, çeÅŸitli Enterobacteria, Mycobacteria, Streptococci, Staphylococci ve Rickettsia. Temmuz-AÄŸustos 2016 tarihleri arasında Rusya’nın Yamal Yarımadası’nda ren geyiklerinde görülen büyük ÅŸarbon salgını, özellikle sıcak geçen bir yaz mevsiminin yüzeydeki permafrostu normalden daha derinlere kadar çözmesi nedeniyle geçmiÅŸten (yetmiÅŸ beÅŸ yıl önce olduÄŸu tahmin ediliyor) gelen bu tür patojenlerin yeniden ortaya çıkmasının son örneÄŸidir. Umarız, çok daha eski bir patojen bakterinin neden olduÄŸu bir salgının, elimizdeki modern antibiyotiklerle kontrol altına alınabileceÄŸine inanabiliriz (antibiyotik direnç genleri taşıyan bakteriler permafrostta ÅŸaşırtıcı derecede yaygın bulunsa da). Gerçekten de bu antibiyotikler hücresel yapıları hedef almakta ya da bir milyar yıllık evrimden bu yana tüm bakterilerde korunmuÅŸ olan metabolik yolları bloke etmektedir. Tasarımları gereÄŸi bu ilaçlar “geniÅŸ spektrumlu antibiyotiklerdir.”
Asıl Risk Eski ve Bilinmeyen Virüslerdir
Eski/bilinmeyen bir virüsün neden olduÄŸu hayvan ya da insan hastalıkları söz konusu olduÄŸunda durum çok daha feci olacaktır. Ne yazık ki en son pandemilerin (örneÄŸin COVID ve AIDS) de gösterdiÄŸi gibi, önceden bilinen ailelerle iliÅŸkili olsa bile her yeni virüs, yeni antiviraller ve aşılar gibi son derece spesifik tıbbi yanıtların geliÅŸtirilmesini gerektirmektedir. Virüslere karşı “geniÅŸ spektrumlu antibiyotiklerin” bir karşılığı yoktur, çünkü evrensel olarak korunan metabolik süreçleri paylaÅŸmazlar. Bu nedenle, binlerce yıllık permafrost katmanlarının çözülmesiyle açığa çıkan viral partiküllerin yarattığı riske odaklanmak yerinde olacaktır.
Literatür incelendiÄŸinde bu konuda çok az sayıda çalışma yayınlandığı ve bunların da güven verici olmadığı görülmektedir. Bunlardan biri, 1918’den beri donmuÅŸ toprakta gömülü olan bir kurbanın akciÄŸerinde influenza virüsü RNA’sının tespit edilmesidir. Bir diÄŸeri ise 300 yıllık bir Sibirya mumyasında çiçek virüsü DNA’sının tespit edilmesiydi. Ancak, bu virüsleri “yeniden canlandırma” giriÅŸimi olmadı (neyse ki).
Tamamen bulaşıcı iki virüsün 30.000 yıllık permafrosttan ilk izolasyonu Fransa’daki Aix-Marseille Ãœniversitesi’ndeki bir laboratuvarda gerçekleÅŸtirilmiÅŸ ve 2014 ve 2015 yıllarında yayınlanmıştır. Tüm virüsler hücrelerin zorunlu parazitleridir ve yalnızca belirli bir konağın belirli hücre tiplerini enfekte edip çoÄŸalabilirler. Bu nedenle, bakterilerin aksine, bulaşıcı (yani canlı) virüsler ancak uygun konakçı ile temas ettirilerek tespit edilebilir. Güvenlik nedenleriyle deneylerimiz, insan türünden bir milyar yıllık farklı evrimle ayrılan tek hücreli ökaryotik organizmalar olan amipleri enfekte edebilen antik virüslerin tespitiyle sınırlandırılmıştır.
Her ne kadar amiplerle sınırlı olsa da, bu ilk sonuçlar virüslerin tarih öncesi zamanlardan beri antik permafrostta bulaşıcı kalmasının mümkün olduÄŸunu göstermiÅŸtir; bu sonuç büyük olasılıkla hayvanlar veya insanlar gibi diÄŸer türleri enfekte eden virüslere de geniÅŸletilebilir. Ä°ÅŸte o zaman popüler “zombi” virüs kavramı doÄŸdu. O zamandan bu yana, antik permafrosttan yedi amip virüsünü daha canlandırdık, ÅŸimdi sınırı 50.000 yıl öncesine yaklaÅŸtırarak kuzeydoÄŸu Sibirya’daki insan yerleÅŸimlerinin paleontolojik kanıtlarıyla örtüştürdük. En son metagenomik çalışmalar, hepsi de iyi bilinen insan ve omurgalı patojenleri olan poxvirüsler, herpesvirüsler ve Asfarvirüslerin genomik izlerini tespit etmiÅŸtir. Bir zamanlar Neandertal’e bulaÅŸan bilinmeyen bir virüsün bize geri dönmesi senaryosu, pek olası görünmese de, gerçek bir olasılık haline gelmiÅŸtir.
Risk = Tehlike + Maruziyet
Avustralya’da köpekbalıkları bulunur, ancak siz sörf yapmaya gidene kadar sizin için herhangi bir tehdit oluÅŸturmazlar. Aslında risk her zaman tehlike ve maruziyetin birleÅŸimidir. Artık eski ama hâlâ bulaşıcı olan amip virüslerinin her yaz günü çözülen permafrosttan salındığını gösterdik. Büyük olasılıkla bu durum, genomik izleri tespit edilen hayvan ve insanlara bulaÅŸan virüsler için de geçerlidir. Bu artık somut bir tehlike oluÅŸturmaktadır. Neyse ki, ÅŸimdiye kadar bu misafirperver olmayan bölgelerde çok az insan yaşıyordu ve bu da virüs-konakçı karşılaÅŸmasını çok düşük bir ihtimal haline getiriyordu.
Ancak küresel ısınma bu çöl bölgelerini, özellikle de Sibirya’nın Kuzey Arktik Okyanusu kıyı ÅŸeridini, çok yıllık deniz buzu alanının azalması sayesinde insan faaliyetleri için daha eriÅŸilebilir hale getirmekte, deniz trafiÄŸinin artmasına ve endüstriyel faaliyetlerin kolaylaÅŸmasına olanak saÄŸlamaktadır. Arktik bölgelerin zengin maden kaynakları ve petrol rezervleri giderek artan bir baskı altındadır. Açıkçası, en kötü maruz kalma senaryosu, çok sayıda işçinin yüzlerce metre derinlikte kazılan permafrostun çok eski ve tamamen bilinmeyen insan enfekte edici virüsleri serbest bırakacağı bir açık ocak madencilik operasyonu etrafında toplanmasıdır.
Permafrosttan salınan antik virüslerin dış ortam koÅŸullarına (UV ışığı, oksijen, ısı) maruz kaldıklarında ne kadar süre bulaşıcı kalabileceklerini ve bu aralıkta uygun bir konakçıyla karşılaÅŸma ve enfekte etme olasılıklarının ne kadar olacağını tahmin etmek henüz mümkün deÄŸildir. Ancak “zombi virüsler senaryosu” ile iliÅŸkili riskin, permafrost çözülmesinin hızlanmaya devam etmesi ve endüstriyel giriÅŸimlerin ardından daha fazla insanın Kuzey Kutbu’nu doldurması nedeniyle küresel ısınma baÄŸlamında artacağı ÅŸimdiden açıkça görülmektedir.
Kaynak: https://www.thinkglobalhealth.org/article/zombie-viruses-arctic