Adânc sub suprafața unui ghețar izolat din munții tibetani, oamenii de știință au recuperat virusuri vechi de aproape 15.000 de ani, dintre care majoritatea nu fuseseră niciodată catalogate. Probele provin din calota glaciară Guliya, din vestul Chinei — un ghețar situat la mare altitudine, la aproximativ 6.700 de metri deasupra nivelului mării, pe Podișul Tibetan. Studiul, publicat în revista Microbiome în 2021, arată cât de eficient pot conserva ghețarii urmele unor virusuri și microorganisme provenite din medii dispărute de mult. Descoperirea este cu atât mai relevantă astăzi, în contextul în care încălzirea globală accelerează topirea ghețarilor, riscând să expună mediul modern la acești agenți patogeni străvechi.
Ghețarii se formează lent, prin acumularea unui strat de gheață peste altul. În acest proces, ei captează particule din atmosfera înconjurătoare: praf, gaze, microbi și virusuri. Straturile înghețate funcționează astfel ca o cronologie, permițându-le cercetătorilor să reconstituie ceea ce se afla în mediu cu mii de ani în urmă. Importanța studierii acestor carote de gheață este dublă: ne ajută să anticipăm reacția microbilor la criza climatică și ne oferă un șablon pentru viitoarele misiuni spațiale.
Pentru a analiza probele fără a introduce contaminare modernă, echipa a pus la punct o metodă ultrapură, concepută special pentru studiul microbilor și virusurilor din gheață. Zhi-Ping Zhong, autorul principal al studiului, de la Centrul Byrd de Cercetări Polare și Climatice al Universității de Stat din Ohio, SUA, subliniază că ghețarii păstrează înregistrări ale mediilor din trecut, iar virusurile fac parte din această istorie.
33 de virusuri, dintre care cel puțin 28 necunoscute
Carotele de gheață au fost colectate în 2015 din calota glaciară Guliya. După ce au aplicat mai multe tehnici de datare, cercetătorii au stabilit că gheața are o vechime de aproape 15.000 de ani. În interiorul probelor înghețate, echipa a identificat urme genetice provenind de la 33 de virusuri. Patru dintre acestea erau deja cunoscute, însă cel puțin 28 nu mai fuseseră identificate până atunci.
Pentru a înțelege unde se încadrează aceste virusuri printre grupurile virale cunoscute, cercetătorii au comparat materialul genetic cu bazele de date existente. Analiza a arătat că unii dintre agenții patogeni prezentau trăsături genetice legate de supraviețuirea în medii extrem de reci.
„Aceștia sunt viruși care ar fi prosperat în medii extreme. Acești viruși prezintă semnături genetice care îi ajută să infecteze celule în medii reci – niște semnături genetice pur și simplu suprarealiste care arată cum un virus este capabil să supraviețuiască în condiții extreme.”, a declarat Matthew Sullivan, profesor de microbiologie la Universitatea de Stat din Ohio și coautor al studiului.
Sunt periculoase aceste virusuri antice? Originea lor reală
Deși descoperirea unor virusuri necunoscute poate părea alarmantă, datele arată că acești agenți nu reprezintă o amenințare directă pentru oameni. Cercetătorii au investigat și sursa posibilă a acestor agenți virali. Analiza lor, publicată în jurnalul științific Microbiome, indică mai degrabă mediile solului și ale plantelor decât animalele sau oamenii. Dintre particulele virale antice identificate, patru aparțineau unor familii care infectează de obicei bacteriile. Echipa a mai constatat că numărul particulelor virale din probele glaciare era mult mai mic decât cel întâlnit în mod obișnuit în medii precum oceanele sau solul.
Studiul aduce date noi într-un domeniu de cercetare relativ recent, dedicat virusurilor prinse în ghețari. Doar câteva cercetări anterioare au identificat urme virale străvechi în gheața ghețarilor, iar cunoștințele despre microbii și virusurile din mediile extreme rămân limitate.
„Știm foarte puțin despre virușii și microbii din aceste medii extreme și despre ceea ce se află de fapt acolo. Documentarea și înțelegerea acestui aspect sunt extrem de importante: cum răspund bacteriile și virușii la schimbările climatice? Ce se întâmplă când trecem de la o eră glaciară la o perioadă caldă, precum cea în care ne aflăm acum?”, explică Lonnie Thompson, autor principal al studiului și cercetător științific principal la Centrul de Cercetări Polare Byrd.
Cercetătorul adaugă că studierea acestor organisme înghețate îi poate ajuta pe cercetători să înțeleagă cum au existat comunitățile microbiene în diferite perioade ale istoriei climatice a Pământului.
Un demers asemănător are loc și în România
La Ghețarul de la Scărișoara, din Munții Apuseni – cel mai vechi și mai voluminos ghețar subteran din lume, format în urmă cu peste 10.000 de ani –, cercetători de la Institutul de Biologie București al Academiei Române au izolat o tulpină bacteriană conservată sub gheață circa 5.000 de ani. Bacteria, denumită științific Psychrobacter SC65A.3, a fost extrasă dintr-o carotă de gheață de 25 de metri din secțiunea „Sala Mare”. S-a dovedit rezistentă la zece antibiotice moderne din opt clase și poartă peste 100 de gene asociate rezistenței. Rezultatele au fost publicate în revista științifică Frontiers in Microbiology, într-un studiu coordonat de microbiologul Cristina Purcărea.
O metodă pentru studiul vieții în medii extreme
Tehnicile de decontaminare și analiză dezvoltate de echipă ar putea ajuta la investigarea altor medii în care studiul microorganismelor este dificil. Pentru a garanta autenticitatea, cercetătorii au îndepărtat straturile exterioare ale carotelor de gheață folosind fierăstraie sterilizate, spălare cu etanol și expunere la raze ultraviolete, ajungând la nucleul pur, necontaminat de intervenția modernă. Cercetătorii și-au conceput abordarea astfel încât să recupereze informația genetică din probe vechi, evitând totodată contaminarea.
Sullivan observă că metoda ar putea fi folosită și pentru a căuta secvențe genetice virale în alte medii extreme.
„Acestea nu sunt semnături ușor de identificat, iar metoda pe care Zhi-Ping a dezvoltat-o pentru decontaminarea carotelor și pentru studierea microbilor și virusurilor din gheață ne-ar putea ajuta să căutăm aceste secvențe genetice în alte medii înghețate extreme – pe Marte, de exemplu, pe Lună sau mai aproape de noi, în Deșertul Atacama de pe Pământ.”, a menționat profesorul Sullivan.
Pe măsură ce topirea ghețarilor din Tibet și din restul lumii accelerează, arhivele înghețate ale Pământului se deschid. Metoda inovatoare de pe ghețarul Guliya ne asigură că, fie pe planeta noastră, fie pe Marte, vom fi pregătiți să descifrăm aceste coduri genetice străvechi.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Un izotop care nu există natural pe Pământ și valorează 25,6 milioane de dolari gramul tocmai a devenit mai ușor de produs
Perlele arată a pietre prețioase, dar sunt produsul unor moluște iritate. Cum se formeaz perlele de fapt
Cercetătorii au monitorizat 12 oameni în Antarctica timp de 10 luni — ceea ce s-a întâmplat ar putea influența viitoarele misiuni pe Marte
Aproape jumătate din cazurile de demență ar putea fi legate de factori de risc ce pot fi controlați
