Ученые обнаруживают и воскрешают древние вирусы, запертые в вечной мерзлоте и замороженных останках. Запертый в холодных арктических почвах и руслах рек мир кишит древними микробами. Бактерии и вирусы, которые существовали тысячи лет назад, заморожены во времени внутри доисторических слоев вечной мерзлоты. Повышение температуры может привести к таянию большей части льда и освобождению этих микробов из их ледяных тюрем. Найденные вирусы безвредны, но другие микроорганизмы, еще неизученные, освободившись, могут заразить людей или других животных.
Вечная мерзлота на Дальнем Востоке России тает быстрыми темпами и может привести к появлению неизвестных, долгое время спящих вирусов. Майкл Робинсон Чавес/The Washington Post
«Риск неизбежно возрастет в условиях глобального потепления, когда таяние вечной мерзлоты будет продолжать ускоряться, а Арктику будет заселять все больше людей», — рассказал CNN Жан-Мишель Клавери, вычислительный биолог из Университета Экс-Марсель во Франции, изучающий древние и экзотические вирусы.
До сих пор ученые изучали только вирусы вечной мерзлоты, которые заражают одноклеточные организмы, называемые амебами, поскольку эти вирусы безвредны и служат хорошей моделью для других вирусов, которые могут скрываться подо льдом.
Pithovirus sibericum (Питовирус сибирский) — один из самых крупных вирусов, когда-либо обнаруженных. Вирус безвреден для людей и других животных. Его длина составляет около 1,5 микрометра, он примерно размером с небольшую бактерию и принадлежит к группе, известной как «гигантские вирусы», которые представляют собой двухцепочечные ДНК-вирусы и, за некоторыми исключениями, видны под световым микроскопом. P. sibericum выглядит как толстостенный овал с отверстием на одном конце, увенчанный пробковой структурой и сотообразной сеткой.
Ученые, охотящиеся за неизвестными патогенами, обнаружили P. sibericum, расположенный глубоко внутри ядра древней сибирской вечной мерзлоты, которая была извлечена в 2000 году из Колымы на Дальнем Востоке России. Они воскресили 30 000-летний вирус, подвергнув образец вечной мерзлоты воздействию амеб, которые являются единственными известными хозяевами P. sibericum.
Pithosvirus sibericum — один из самых крупных вирусов, когда-либо обнаруженных, имеющий на одном конце структуру, похожую на пробку. Джулиея Бартоли/Шанталь Абергель, IGS и CNRS-AMU
«Наш протокол заключается в том, чтобы помещать культуры амеб (в лаборатории) в контакт с различными образцами в надежде, что они будут содержать вирусы, способные инфицировать амебы», — сказал Клавери.
Исследователи назвали вирус в честь греческого слова «pithos», которое относится к большим контейнерам или амфорам, которые использовались древними греками для хранения вина и еды. Они опубликовали свои результаты в исследовании 2014 года в журнале PNAS.
Mollivirus sibericum (Молливирус сибирский) был найден замороженным в том же образце вечной мерзлоты Сибири возрастом 30 000 лет, что и P. sibericum. Частицы M. sibericum меньше, чем у P. sibericum (от 0,6 до 1,5 микрометров в длину), но они тоже видны под световым микроскопом и считаются гигантскими вирусами. Примерно сферический вирус окружен волосистым защитным слоем и может производить и высвобождать от 200 до 300 новых вирусных частиц из каждой инфицированной им амебы.
Хотя M. sibericum не представляет опасности для людей и других животных, обнаружение двух древних вирусов в одном образце позволяет предположить, что в вечной мерзлоте часто могут скрываться дремлющие патогены, предупредили исследователи в исследовании 2015 года, опубликованном в журнале PNAS.
«Мы не можем исключить, что отдаленные вирусы древних сибирских популяций людей (или животных) могут вновь появиться по мере таяния слоев арктической вечной мерзлоты и/или ее разрушения в результате промышленной деятельности», — пишут они в своем исследовании.
Pithovirus mammoth (Питовирус мамонта) — второй зарегистрированный штамм Pithovirus, который был выделен из комка окаменевшей шерсти мамонта возрастом 27 000 лет, найденного на берегах реки Яна на Дальнем Востоке России. P. mammoth имеет большую и удлиненную частицу длиной 1,8 микрометра и имеет похожую на пробку структуру, как P. sibericum. Его единственным хозяином являются амебы.
Питовирус мамонта, Пандоравирус мамонта и Мегавирус мамонта были обнаружены в одном образце вечной мерзлоты возрастом 27 000 лет, содержащем шерсть мамонта
Клавери и его коллеги описали P. mammoth в исследовании, опубликованном ранее в этом году. Это исследование выявило 13 вирусов, возрожденных из вечной мерзлоты Сибири, три из которых — P. mammoth, Megavirus mammoth и Pandoravirus mammoth — были обнаружены в одном и том же доисторическом образце, содержащем шерсть мамонта.
P. mammoth (Пандоравирус мамонта) — штамм вирусов семейства Pandoraviridae, которые составляют подавляющее большинство вирусов, возрожденных из вечной мерзлоты. Пандоравирусы — это амебоинфицирующие, гигантские вирусы, которые имеют крупные частицы в форме амфоры длиной до 1,2 микрометра.
Исследователи обнаружили P. mammoth в замороженном образце шерсти мамонта возрастом 27 000 лет с берега реки Яна и в окаменевшем содержимом желудка мамонта возрастом 28 600 лет на Ляховских островах у побережья северо-востока России.
Команда подвергла новый штамм вируса Пандоры воздействию культуры амеб, а также клеток человека и мыши, что является стандартным протоколом для проверки того, что вирусы не могут инфицировать клетки млекопитающих.
Пандоравирус едома (Пандоравирус едома) — старейший вирус, возрожденный из вечной мерзлоты на сегодняшний день. Исследователи обнаружили 48 500-летний патоген, поражающий амеб, в ледяных отложениях под озером в Юкэчи Алас на Дальнем Востоке России. P. едома — один из 13 «зомби»-вирусов, описанных в исследовании, опубликованном 18 февраля в журнале Viruses, и имеет большую яйцевидную частицу длиной 1 микрометр.
Пандоравирус едома был обнаружен в ледяных отложениях под озером на холодном Дальнем Востоке России
Исследователи датируют вирусы, запертые в вечной мерзлоте, с помощью радиоуглерода, который является радиоактивным типом углерода, распадающимся с известной скоростью и может помочь определить возраст органических материалов. Однако в образцах возрастом более 50 000 лет оставшееся количество радиоактивного углерода настолько мало, что современные методы не позволяют точно датировать материал.
Мегавирус мамонта — первый вирус, обнаруженный в вечной мерзлоте и относящийся к семейству Mimiviridae. Мимивирусы были первыми вирусами, которые исследователи классифицировали как гигантские вирусы, после того как обнаружили их в воде градирни в Брэдфорде, Англия, в 1992 году. Мимивирусы заражают амеб и имеют частицы диаметром 0,5 микрометра, заключенные в капсулу с 20 одинаковыми треугольными гранями. Мегавирусы, такие как M. mammoth, относятся к подсемейству Mimiviridae и имеют те же характеристики.
Исследователи выделили новый штамм из 27-тысячелетнего куска льда и шерсти мамонта, обнаруженного на берегу реки Яна, вместе с P. mammoth и P. mammoth.
Пакманвирусная волчанка. Пакманвирусы — это недавно открытая группа вирусов, инфицирующих амёбы, которые имеют дальнее родство с вирусом африканской чумы свиней семейства Asfarviridae. Ученые назвали их в честь видеоигры «Pac-Man», потому что при разрушении белковая оболочка выглядит как разинутый рот.
Pacmanvirus lupus — третий зарегистрированный представитель этой группы и первый штамм, выделенный из вечной мерзлоты, а именно из замороженных останков кишечника сибирского волка (Canis lupus), которым 27 000 лет. Ученые описали недавно оттаявший вирус, который они обнаружили на участке Яна, в исследовании, опубликованном ранее в этом году.
Вирус волчанки Pacman был возрожден после того, как ученые обнаружили его в замороженных останках кишечника сибирского волка.
Вирусы Pacman классифицируются как гигантские вирусы, но новый штамм имеет длину всего 0,2 микрометра и невидим под световым микроскопом.
Cedratviruses (Цедратвирус лена) — гигантские вирусы, заражающие амёбы, которые относятся к подгруппе семейства Pithovirus, включающего P. sibericum и P mammoth. Ученые выделили три ранее неизвестных штамма Cedratvirus в разных местах на Дальнем Востоке России и описали их в исследовании, опубликованном ранее в этом году.
Исследователи извлекли Cedratvirus lena из вечной мерзлоты на илистых берегах реки Лена на Дальнем Востоке России. Новый штамм имеет удлиненную частицу длиной 1,5 микрометра, которая напоминает P. sibericum, но у нее есть две пробкообразные структуры на каждом конце вместо одной.
Группа собрала два других штамма вируса Цедрат на Дальнем Востоке России: C. kamchatka из мерзлой почвы на полуострове Камчатка и C. duvanny из грязи, стекающей в реку Колыму в результате таяния вечной мерзлоты разного возраста.
