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 özelliğin Kuzey Kutbu’nda son 400.000 yıldır istikrarlı olduğunu ve bu durumun küresel ısınma bağlamında artık tehdit altında olduğunu göstermiştir. 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 uğramasıdır. 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 çeşitli 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 aşamalı olarak durma noktasına gelir. Bu durum yerleşik mikroorganizmaların bir kısmının geri dönüşü olmayan ölümüne neden olsa da, diğer birçoğu “kriptobiyoz” adı verilen hareketsiz bir duruma girmeyi başarır 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 koşullar sunuyor. Soğuk, karanlık, anoksik ve nötrdür; yüzeydeki mikropları hızla yok eden ısı, UV ışığı, oksijen ve aşırı pH’ın tam tersidir. Bir yoğurdu permafrosta koyduğunuzda 50.000 yıl sonra bile yenilebilir durumda kalabilir.
Hücresel mikroorganizmalar (bakteri veya protozoa) için geçerli olan ve kriptobiyoz durumuna geçtikten sonra değişmeden kalan bu durum, mikroskobik tohumlar gibi parçacıkları yaşamlarını sürdürmek için herhangi bir metabolik faaliyete ihtiyaç duymayan virüsler için daha da geçerlidir. Dolayısıyla derin permafrost, içinde hapsoldukları donmuş 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 aşmaktadır. Başka bir deyişle, türümüz -dolayısıyla bağışıklık sistemimiz- evrimi boyunca bu mikropların çoğuyla hiç temas etmemiştir.
Çok Sayıda Çalışma Tarih Öncesi Mikropların Canlandığını Kanıtlıyor
Arktik bölgelerin donmuş topraklarındaki mikrobiyal floranın araştırılması, medyanın son zamanlarda gösterdiği ilgiden çok daha önce başlamıştır. Sibirya permafrostunda bakterilerin varlığı 1912 yılında zaten biliniyordu. Daha 1944 yılında, bakterilerin permafrostta 1.000 yıl hayatta kalabildiği biliniyordu. Çoğunlukla Rus bilim insanları tarafından yürütülen bu araştırma, Soğuk Savaş ve dilsel nedenlerden dolayı yirminci yüzyılın büyük bir bölümünde Batılı bilim insanları tarafından görmezden gelindi ve Sovyetler Birliği’nden çoğu araştırmacı çalışmalarını yurtdışına dağıtılmayan Rusça dergilerde yayınladı.
Bu alanda bir lider olan merhum David Gilichinsky (1948-2012), Sibirya kriyosolleri (çok soğuk iklimlerdeki topraklar) uzmanı olarak 1992’den itibaren İngilizce yayın yaparak bu izolasyonu kıran ilk mikrobiyolog olmuştur. Ne yazık ki, sonuçları başlangıçta Mars’ta mikrobik yaşam olasılığını araştırıyormuş 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 çoğu 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 olduğunu belirlemek için veri tabanı karşılaştırmalarını içeren yeni bir “metagenomik” yaklaşım da getirmiştir (adli DNA profillemesine benzer).
Bu çok sayıda çalışma sayesinde, permafrostta bulunan oldukça çeşitli bakteri popülasyonunun, günümüz insan patojenlerinin çoğunun akrabalarını içerdiğini artık biliyoruz-Acinetobacter, Bacillus anthracis, Brucella, Campylobacter, Clostridia, Mycoplasma, çeşitli Enterobacteria, Mycobacteria, Streptococci, Staphylococci ve Rickettsia. Temmuz-Ağustos 2016 tarihleri arasında Rusya’nın Yamal Yarımadası’nda ren geyiklerinde görülen büyük şarbon salgını, özellikle sıcak geçen bir yaz mevsiminin yüzeydeki permafrostu normalden daha derinlere kadar çözmesi nedeniyle geçmişten (yetmiş beş yıl önce olduğu tahmin ediliyor) gelen bu tür patojenlerin yeniden ortaya çıkmasının son örneğidir. Umarız, çok daha eski bir patojen bakterinin neden olduğu bir salgının, elimizdeki modern antibiyotiklerle kontrol altına alınabileceğine inanabiliriz (antibiyotik direnç genleri taşıyan bakteriler permafrostta şaşırtıcı derecede yaygın bulunsa da). Gerçekten de bu antibiyotikler hücresel yapıları hedef almakta ya da bir milyar yıllık evrimden bu yana tüm bakterilerde korunmuş olan metabolik yolları bloke etmektedir. Tasarımları gereği bu ilaçlar “geniş spektrumlu antibiyotiklerdir.”
Asıl Risk Eski ve Bilinmeyen Virüslerdir
Eski/bilinmeyen bir virüsün neden olduğu hayvan ya da insan hastalıkları söz konusu olduğunda durum çok daha feci olacaktır. Ne yazık ki en son pandemilerin (örneğin COVID ve AIDS) de gösterdiği gibi, önceden bilinen ailelerle ilişkili olsa bile her yeni virüs, yeni antiviraller ve aşılar gibi son derece spesifik tıbbi yanıtların geliştirilmesini gerektirmektedir. Virüslere karşı “geniş spektrumlu antibiyotiklerin” bir karşılığı yoktur, çünkü evrensel olarak korunan metabolik süreçleri paylaşmazlar. Bu nedenle, binlerce yıllık permafrost katmanlarının çözülmesiyle açığa çıkan viral partiküllerin yarattığı riske odaklanmak yerinde olacaktır.
Literatür incelendiğinde bu konuda çok az sayıda çalışma yayınlandığı ve bunların da güven verici olmadığı görülmektedir. Bunlardan biri, 1918’den beri donmuş toprakta gömülü olan bir kurbanın akciğerinde influenza virüsü RNA’sının tespit edilmesidir. Bir diğeri ise 300 yıllık bir Sibirya mumyasında çiçek virüsü DNA’sının tespit edilmesiydi. Ancak, bu virüsleri “yeniden canlandırma” girişimi olmadı (neyse ki).
Tamamen bulaşıcı iki virüsün 30.000 yıllık permafrosttan ilk izolasyonu Fransa’daki Aix-Marseille Üniversitesi’ndeki bir laboratuvarda gerçekleştirilmiş ve 2014 ve 2015 yıllarında yayınlanmıştır. Tüm virüsler hücrelerin zorunlu parazitleridir ve yalnızca belirli bir konağın belirli hücre tiplerini enfekte edip çoğalabilirler. 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 olduğunu göstermiştir; bu sonuç büyük olasılıkla hayvanlar veya insanlar gibi diğer türleri enfekte eden virüslere de genişletilebilir. İşte o zaman popüler “zombi” virüs kavramı doğdu. O zamandan bu yana, antik permafrosttan yedi amip virüsünü daha canlandırdık, şimdi sınırı 50.000 yıl öncesine yaklaştırarak kuzeydoğu Sibirya’daki insan yerleşimlerinin paleontolojik kanıtlarıyla örtüştürdük. En son metagenomik çalışmalar, hepsi de iyi bilinen insan ve omurgalı patojenleri olan poxvirüsler, herpesvirüsler ve Asfarvirüslerin genomik izlerini tespit etmiştir. Bir zamanlar Neandertal’e bulaşan bilinmeyen bir virüsün bize geri dönmesi senaryosu, pek olası görünmese de, gerçek bir olasılık haline gelmiştir.
Risk = Tehlike + Maruziyet
Avustralya’da köpekbalıkları bulunur, ancak siz sörf yapmaya gidene kadar sizin için herhangi bir tehdit oluşturmazlar. Aslında risk her zaman tehlike ve maruziyetin birleşimidir. 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 bulaşan virüsler için de geçerlidir. Bu artık somut bir tehlike oluşturmaktadır. Neyse ki, şimdiye kadar bu misafirperver olmayan bölgelerde çok az insan yaşıyordu ve bu da virüs-konakçı karşılaşmasını çok düşük bir ihtimal haline getiriyordu.
Ancak küresel ısınma bu çöl bölgelerini, özellikle de Sibirya’nın Kuzey Arktik Okyanusu kıyı şeridini, çok yıllık deniz buzu alanının azalması sayesinde insan faaliyetleri için daha erişilebilir hale getirmekte, deniz trafiğinin artmasına ve endüstriyel faaliyetlerin kolaylaşmasına olanak sağlamaktadır. 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 koşullarına (UV ışığı, oksijen, ısı) maruz kaldıklarında ne kadar süre bulaşıcı kalabileceklerini ve bu aralıkta uygun bir konakçıyla karşılaşma ve enfekte etme olasılıklarının ne kadar olacağını tahmin etmek henüz mümkün değildir. Ancak “zombi virüsler senaryosu” ile ilişkili riskin, permafrost çözülmesinin hızlanmaya devam etmesi ve endüstriyel girişimlerin ardından daha fazla insanın Kuzey Kutbu’nu doldurması nedeniyle küresel ısınma bağlamında artacağı şimdiden açıkça görülmektedir.
Kaynak: https://www.thinkglobalhealth.org/article/zombie-viruses-arctic
