Đăng ký bản tin khoa học Wonder Theory của CNN. Khám phá vũ trụ với tin tức về những khám phá tuyệt vời, tiến bộ khoa học, v.v..

CNN
–

Khi khí hậu ấm lên, các nhà khoa học đã gợi ý rằng “mầm bệnh du hành thời gian” được giải phóng bởi sự tan băng của băng vĩnh cửu ở Bắc Cực có thể gây ra mối đe dọa cho các hệ sinh thái hiện đại.

băng vĩnh cửu Đó là một lớp đất đóng băng rắn chắc làm từ đất, cát và đá bên trong Vĩ độ cao hoặc độ cao Chẳng hạn như Greenland, Alaska, Siberia, Cao nguyên Tây Tạng và miền bắc Canada. Nghiên cứu mới phát hiện ra rằng lớp băng này bẫy các vi khuẩn không hoạt động trong thời gian dài, nhưng một hành tinh nóng lên có thể tạo điều kiện thích hợp để những mầm bệnh này quay trở lại từ quá khứ.

Để hiểu rõ hơn về những ảnh hưởng tiềm ẩn của môi trường, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã mô hình hóa bằng số các tương tác giữa một loại vi rút cổ đại và vi khuẩn hiện đại trong một nghiên cứu được công bố vào ngày 27 tháng 7 trên tạp chí Nature. Sinh học tính toán PLOS.

Qua hàng chục nghìn lần lặp lại, nhóm nghiên cứu đã theo dõi cách vi-rút ảnh hưởng đến sự đa dạng loài trong cộng đồng vi khuẩn. Khoảng 1% virus cổ đại gây ra sự gián đoạn lớn cho hệ sinh thái kỹ thuật số. Tác nhân gây bệnh làm tăng tính đa dạng lên tới 12% hoặc ngược lại, làm giảm 32% tính đa dạng loài. Những kẻ xâm lược vi rút không chỉ sống sót mà còn tiến hóa theo thời gian, làm mất cân bằng hệ thống.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phần mềm có tên Avida để mô phỏng liệu mầm bệnh có xâm nhập thành công vào hệ sinh thái hay không. Trong một mạng lưới hai chiều, các sinh vật vi khuẩn tương tác với môi trường của chúng để cạnh tranh năng lượng và không gian. Các đối thủ đã tìm thấy vị trí thích hợp của họ có thể sinh sản và tồn tại qua các giải đấu.

Khi làm như vậy, có những lỗi nhỏ trong sinh sản tạo ra sự đa dạng di truyền, Dẫn đến sự phức tạp hơn hệ thống môi trường. Khi vi-rút xâm nhập vào môi trường này, giống như bất kỳ ký sinh trùng nào khác, nó chỉ có thể lấy năng lượng bằng cách lọc ra các vật chủ vi khuẩn phù hợp. Sau đó, vật chủ không thể nhận được năng lượng cần thiết để tồn tại hoặc sinh sản, và sau đó chết.

Điều này có nghĩa là gần một phần ba con người và các sinh vật khác có nguy cơ chết sớm vì một căn bệnh do virus đánh thức? Không. Nhưng tác giả chính Giovanni Strona và đồng tác giả Cory Bradshaw cho biết những phát hiện này làm tăng thêm mối lo ngại về những rủi ro của khí hậu ngày càng nóng lên.

Trong hai thập kỷ qua, nhiều nghiên cứu đã được dành cho việc tìm hiểu hậu quả tan băng vĩnh cửu Ở các vùng bắc cực, chẳng hạn như A Nghiên cứu của NASA tháng 1 năm 2022 đã điều tra tác động của việc giải phóng carbon trong các sự kiện tan băng đột ngột và cái nhìn kéo dài hàng thập kỷ của Jean-Michel Clavery về các mầm bệnh truyền nhiễm bị mắc kẹt trong lớp băng vĩnh cửu.

Claverie, giáo sư danh dự về y học và bộ gen học tại Trường Y khoa Đại học Aix-Marseille, đã hồi sinh thứ mà ông gọi là vi rút “thây ma” từ lớp băng vĩnh cửu vào năm 2014 và 2015, đồng thời ông và nhóm của mình đã báo cáo năm họ vi rút cổ đại mới có khả năng lây nhiễm amip trong một nghiên cứu.Vào tháng 2, như CNN đã đưa tin trước đó. Nghiên cứu do Clavery đứng đầu đã chứng minh rằng các vi khuẩn cổ đại vẫn có thể lây nhiễm mặc dù không hoạt động trong hàng chục nghìn năm.

Sử dụng giả định này từ công trình của Claverie, Bradshaw, giám đốc Phòng thí nghiệm Môi trường Toàn cầu tại Đại học Flinders ở Úc và Strona, nhà nghiên cứu cấp cao tại Trung tâm Nghiên cứu Chung của Ủy ban Châu Âu, đã thiết kế một mô phỏng để xác định hậu quả mà các mầm bệnh này có thể gây ra.

Và trong khi 1% mầm bệnh gây ra sự xáo trộn lớn có vẻ thấp, thì 4 tỷ tỷ tế bào thoát khỏi lớp băng vĩnh cửu mỗi năm, Bradshaw nói. Đây là nhiều hơn so với Số lượng các ngôi sao trong thiên hà.

“Một phần trăm trong 4 sextillion là con số mà hầu hết mọi người thậm chí không thể hình dung được. Có rất, rất nhiều khả năng điều đó xảy ra. Khả năng xảy ra là rất hiếm đối với một loại virus, nhưng có rất nhiều loại virus có thể xảy ra”, ông nói với CNN trong một cuộc phỏng vấn. một cuộc phỏng vấn qua điện thoại.

Bradshaw ví virus băng vĩnh cửu với bất kỳ loài xâm lấn nào khác. Trong thế giới thực, hầu hết các cuộc xâm lược đều thất bại, điều mà nghiên cứu đã phản ánh. Ông cho biết lý do chúng ta vẫn gặp vấn đề với các loài xâm lấn là vì có quá nhiều sự giới thiệu về hệ sinh thái.

Đọc thêm: Các loài xâm lấn trên khắp thế giới trong ảnh

Strona nói rằng trong các sự kiện xâm lấn thành công của nghiên cứu, sự mất mát đa dạng loài là 32% không có nghĩa là vi rút đã giết chết một phần ba tổng số vi khuẩn trong hệ sinh thái kỹ thuật số. Thay vào đó, điều đó có nghĩa là toàn bộ hệ sinh thái đã mất đi 32% sự đa dạng của vi khuẩn.

Khi virus lây nhiễm vi khuẩn và giết chết vật chủ của chúng, hệ sinh thái sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Bradshaw cho biết, các nguồn tài nguyên từng tồn tại ở trạng thái cân bằng giờ không còn nữa, vì vậy các loài còn lại buộc phải chạy đua vũ trang để tồn tại. Kẻ săn mồi và con mồi Họ chiến đấu để sử dụng các nguồn tài nguyên còn sót lại, dẫn đến một hệ thống không cân bằng. Nếu có ít kẻ săn mồi tiêu thụ con mồi hơn, thì con mồi sẽ phát triển mạnh, sinh sống và sau đó sử dụng nhiều tài nguyên hơn. Sau đó, sản xuất quá mức làm giảm số lượng con mồi trong quá trình loại bỏ tự nhiên. Nếu có nhiều kẻ săn mồi hơn, chúng sẽ tiêu thụ nhiều con mồi hơn để tồn tại, dẫn đến kết quả tương tự.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sự ra đời của virus là nguyên nhân duy nhất gây ra sự biến động lớn về đa dạng loài này.

Các sinh vật hiện đại, bao gồm cả con người, có rất ít cơ chế bảo vệ tự nhiên đối với mầm bệnh cổ đại. Đối với nhóm nghiên cứu, Strona và Bradshaw cho biết, nghiên cứu này giống như một lời kêu gọi hành động hơn là một lời cảnh báo thực sự.

Tiến sĩ Kimberly Miner, một nhà khoa học khí hậu tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Pasadena, California cho biết: “Chúng ta không cần phải gióng lên hồi chuông cảnh báo ngay bây giờ. Cô ấy nói rằng cô ấy tin rằng có nhiều mối quan tâm cấp bách hơn về cuộc khủng hoảng khí hậu có thể kiểm soát được nhiều hơn, chẳng hạn như làm chậm quá trình giải phóng carbon vào khí quyển.

Miner, người không tham gia vào nghiên cứu này, cho biết nghiên cứu này là bước đầu tiên tuyệt vời trong việc xác định rủi ro từ các biến thể chưa biết này. Nhưng khả năng lây nhiễm từ những mầm bệnh mới nổi này vẫn “rất khó xảy ra”.

Các khu vực chứa băng vĩnh cửu của Trái đất có dân cư thưa thớt. Nếu các mầm bệnh cổ xưa bằng cách nào đó trốn thoát được, chúng sẽ gặp khó khăn trong việc tìm người để lây nhiễm. Hơn nữa, lớp băng vĩnh cửu tan dần trong suốt cả năm với tốc độ khoảng 1,2 inch (3 cm) mỗi mùa và hầu hết 4 tỷ tỷ tế bào được giải phóng trong quá trình tan băng dần này, Miner cho biết.

Cô ấy giải thích rằng sự tan băng đột ngột của lớp băng vĩnh cửu ở Bắc Cực, đôi khi xảy ra nhanh nhất có thể trong vài ngày, là “mối quan tâm lớn nhất của chúng tôi về việc giải phóng các sinh vật mà chúng tôi không biết.”

Khi nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên, những cuộc khủng hoảng đột ngột này sẽ trở nên phổ biến hơn. Sau khi nhiệt độ cao kỷ lục vào tháng 7, cảnh quay bằng máy bay không người lái đã ghi lại được miệng núi lửa lớn nhất của Siberia bị nhấn chìm trong lớp băng vĩnh cửu khi băng tan dưới lòng đất.

Strona và Bradshaw chỉ ra rằng cần có nhiều nghiên cứu hơn để mở rộng ý nghĩa của những phát hiện của họ đối với con người hoặc động vật. Các nhà nghiên cứu cho biết ý định của họ là cung cấp một khuôn khổ để đánh giá rủi ro của những kẻ xâm lược sinh học từ thời đại đã qua.

Trong tất cả các trường hợp này, các tác giả nghiên cứu cho biết, biện pháp phòng ngừa duy nhất – cho dù đó là mực nước biển dâng, sức nóng chết người hay mầm bệnh mới nổi – là làm chậm hoặc ngăn chặn lượng khí thải carbon gây ra sự nóng lên toàn cầu và bảo vệ hệ sinh thái Bắc Cực. Họ nói rằng nếu không làm như vậy, việc xếp tầng môi trường sẽ không phải là khoa học viễn tưởng.