Древние микробы из вечной мерзлоты могут стать доминирующим штаммом

Древние патогены, ускользающие из тающей вечной мерзлоты, имеют потенциал для выживания в современных микробных сообществах, иногда убивая их разнообразие и становясь доминирующим штаммом. В дальнейшем последствия этого непредсказуемы — и именно эта непредсказуемость больше всего беспокоит ученых.

Чтобы достичь этих результатов, ученые использовали детальное компьютерное моделирование, в котором цифровой вирусоподобный патоген из прошлого помещается в цифровую чашку Петри с другими бактериоподобными хозяевами. Затем они нажимают кнопку и смотрят, что происходит.

«Мы используем искусственные симуляции жизни. У вас есть цифровые организмы, похожие на компьютерные программы, которые конкурируют за ресурсы. Хотя они довольно абстрактны, они действуют как бактерии. Они используют ресурсы для роста, конкурируют, размножаются и взаимодействуют с окружающей средой аналогичным образом», — сказал Джованни Строна, ведущий автор исследования.

Наряду с преимуществом отсутствия работы с реальными микробами, моделирование позволяет исследователям повторять симуляции снова и снова, точно настраивая множество различных переменных.

Моделирование показало, что древние патогены часто могут выживать и развиваться в современном микробном сообществе, что само по себе является поразительным открытием. Кроме того, древние бактерии были весьма успешными. Примерно в трех процентах случаев древний патоген побеждал современные бактерии и становился доминирующим видом.

В других случаях древний патоген фактически увеличивал микробное разнообразие. В одном проценте случаев захватчики давали непредсказуемые результаты, что больше всего беспокоило.

«Захватчик с «правильными» характеристиками может потерпеть неудачу, в то время как некоторые захватчики, которые казались маловероятными, на самом деле могут быть очень успешными и очень неприятными для сообщества», — объяснил Джованни Строна.

«Плохая новость заключается в полной непредсказуемости процесса, поскольку он говорит нам о том, что к нему очень трудно подготовиться», — добавил он.

Поскольку глобальные температуры продолжают расти, существует вполне реальная возможность того, что спящие микробы, замороженные в ледяных шапках и вечной мерзлоте на протяжении тысячелетий, могут быть вновь пробуждены и выпущены в окружающую среду .

Хотя большое беспокойство вызывает то, могут ли эти древние патогены заразить людей и вызвать новую пандемию, новое исследование выявляет гораздо более тонкую, но не обязательно менее разрушительную угрозу.

Возвращаясь обратно, микробы вмешиваются в драгоценное равновесие, которое, возможно, было стабильным в течение тысяч лет. Подобно эффекту бабочки, повторное появление крошечного микроорганизма может иметь серьезные последствия для более широкой экосистемы.

«Воздействие со структурой экологических сообществ — нехорошее дело, даже если чистое разнообразие осталось прежним или даже если у вас есть увеличение разнообразия», — говорит Джованни Строна.

«У нас могут быть своего рода каскадные эффекты, которые совершенно непредсказуемы. Вы можете вызвать каскадные эффекты, которые могут разрушить экосистемы или привести к новым вымираниям».

Это тоже может напрямую повлиять на людей. Как и все живые существа, мы неразрывно связаны с триллионами микроорганизмов, которые живут в нас и вокруг нас. Добавление новых нежелательных персонажей может нарушить давние балансы, повысив риск болезней и бедствий.

Исследование опубликовано в журнале PLOS Computational Biology.