새로운 연구는 ‘시간 여행 병원체’의 위험에 대해 경고합니다.

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기후가 따뜻해짐에 따라 과학자들은 북극 영구 동토층이 녹으면서 방출된 “시간 여행 병원균”이 현대 생태계에 위협이 될 수 있다고 제안했습니다.

영구 동토층 내부에 흙, 모래, 암석으로 이루어진 단단한 동토층 고위도 또는 고도 그린란드, 알래스카, 시베리아, 티베트 고원 및 캐나다 북부 등. 새로운 연구는 이 얼음층이 오랫동안 휴면 상태를 유지하는 미생물을 가둔다는 사실을 발견했습니다.

잠재적인 환경 영향을 더 잘 이해하기 위해 국제 연구팀은 7월 27일 Nature 저널에 발표된 연구에서 고대 바이러스와 현대 박테리아 사이의 상호작용을 수치적으로 모델링했습니다. PLOS 전산생물학.

수만 번의 반복을 통해 연구팀은 바이러스가 박테리아 군집의 종 다양성에 어떤 영향을 미치는지 추적했습니다. 고대 바이러스의 약 1%는 디지털 생태계에 중대한 혼란을 야기합니다. 그 병원균은 다양성을 최대 12%까지 증가시켰거나 반대로 종 다양성을 32%까지 감소시켰습니다. 바이러스 침입자들은 살아남았을 뿐만 아니라 시간이 지남에 따라 진화하여 시스템의 균형을 깨뜨렸습니다.

연구원들은 Avida라는 소프트웨어를 사용하여 병원균이 생태계에 성공적으로 침투하는지 여부를 시뮬레이션했습니다. 2차원 네트워크에서 박테리아 유기체는 에너지와 공간을 놓고 경쟁하기 위해 환경과 상호 작용했습니다. 자신의 틈새를 찾은 경쟁자는 토너먼트를 통해 번식하고 살아남을 수 있습니다.

그 과정에서 유전적 다양성을 만들어내는 번식에 약간의 오차가 있었고, 더 많은 복잡성을 초래했습니다. 환경 시스템. 바이러스가 다른 기생충과 마찬가지로 이 환경에 들어갔을 때 적합한 박테리아 숙주를 걸러냄으로써만 에너지를 얻을 수 있었습니다. 그런 다음 숙주는 생존하거나 번식하는 데 필요한 에너지를 받을 수 없었고 이후 죽었습니다.

이것은 인간과 다른 유기체의 거의 3분의 1이 각성된 바이러스성 질병으로 인해 곧 죽을 위험에 처해 있다는 것을 의미합니까? 아니요. 그러나 수석 저자인 Giovanni Strona와 공동 저자인 Cory Bradshaw는 이번 발견이 계속해서 온난화되는 기후의 위험에 또 다른 우려를 더한다고 말했습니다.

지난 20년 동안 결과를 이해하기 위해 더 많은 연구가 수행되었습니다. 해빙 영구 동토층 A와 같은 북극 지역에서는 2022년 1월 NASA 연구 갑작스런 해동 현상 동안 탄소 방출의 영향을 조사한 것과 영구 동토층에 갇힌 감염성 병원균에 대한 Jean-Michel Clavery의 10년 간 관찰.

Aix-Marseille University 의과대학 명예교수인 Claverie는 2014년과 2015년 영구 동토층에서 “좀비” 바이러스를 부활시켰으며, 그와 그의 팀은 아메바를 감염시킬 수 있는 고대 바이러스의 5가지 새로운 계열을 보고했습니다. 이전에 CNN에서 보도한 바와 같이 2월에. Clavery가 주도한 연구는 고대 미생물이 수만 년 동안 휴면 상태임에도 불구하고 전염성을 유지할 수 있음을 보여주었습니다.

Claverie의 작업에서 얻은 이 가정을 사용하여 호주 Flinders 대학의 지구 환경 연구소 소장인 Bradshaw와 유럽 위원회 공동 연구 센터의 선임 연구원인 Strona는 이러한 병원체가 미칠 수 있는 결과를 결정하기 위한 시뮬레이션을 설계했습니다.

주요 교란을 일으키는 병원균의 1%가 낮은 것처럼 보이지만 매년 4000억 개의 세포가 영구 동토층에서 탈출한다고 Bradshaw는 말했습니다. 이것은 훨씬 더 은하계의 별의 수.

그는 CNN과의 인터뷰에서 “4000억분의 1%는 대부분의 사람들이 상상조차 할 수 없는 숫자다. 그런 일이 일어날 가능성은 아주 많다. 한 바이러스에 대한 가능성은 드물지만 가능한 바이러스는 많다”고 말했다. 전화 인터뷰.

Bradshaw는 영구 동토층 바이러스를 다른 침입 종에 비유합니다. 현실 세계에서 대부분의 침입은 실패하며, 연구 결과가 반영되었습니다. 그는 우리가 여전히 외래종에 문제가 있는 이유는 생태계에 너무 많은 유입이 있기 때문이라고 말했습니다.

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Strona는 연구의 성공적인 침입 이벤트 동안 32%의 종 다양성 손실이 바이러스가 디지털 생태계에서 모든 박테리아의 3분의 1을 죽였다는 것을 의미하지는 않는다고 말했습니다. 대신 전체 생태계가 박테리아 다양성의 32% 손실을 경험했음을 의미합니다.

바이러스가 박테리아를 감염시키고 숙주를 죽이면 생태계에 미치는 영향은 치명적입니다. 한때 균형 상태에 있던 자원은 더 이상 사용할 수 없었기 때문에 나머지 종은 생존을 위해 군비 경쟁을 벌일 수밖에 없었다고 Bradshaw는 말했습니다. 포식자와 먹이 그들은 자원의 사용을 위해 싸웠다 그 결과 불균형 시스템이 발생했습니다. 먹이를 잡아먹는 포식자가 적으면 먹이는 번성하고 인구가 증가하며 더 많은 자원을 사용합니다. 그런 다음 과잉 생산은 자연 도살 과정에서 먹이의 수를 줄였습니다. 포식자가 더 많으면 지속적으로 생존하기 위해 너무 많은 먹이를 소비하여 동일한 결과가 발생합니다.

연구원들은 바이러스의 도입이 종 다양성의 이러한 큰 변동의 유일한 원인임을 발견했습니다.

인간을 포함한 현대 유기체는 고대 병원체에 대한 자연적 방어 메커니즘이 거의 없습니다. 연구팀에게 스트로나와 브래드쇼는 이번 연구가 실제 경고라기보다 행동 촉구에 가깝다고 말했다.

“우리는 지금 당장 경보를 울릴 필요가 없습니다”라고 캘리포니아 패서디나에 있는 NASA 제트 추진 연구소의 기후 과학자인 Kimberly Miner 박사는 말했습니다. 그녀는 탄소가 대기로 방출되는 속도를 늦추는 것과 같이 기후 위기에 대해 더 통제할 수 있는 더 시급한 우려가 있다고 믿는다고 말했습니다.

이 연구는 이러한 알려지지 않은 변종의 위험을 식별하는 훌륭한 첫 단계라고 이 연구에 참여하지 않은 Miner는 말했습니다. 그러나 이러한 새로운 병원체로부터의 감염 가능성은 “매우 희박”합니다.

지구의 영구 동토층을 포함하는 지역은 인구 밀도가 낮습니다. 고대 병원균이 어떻게든 탈출할 수 있다면 감염시킬 사람을 찾는 데 어려움을 겪을 것입니다. 더욱이 영구 동토층은 계절당 약 1.2인치(3센티미터)의 속도로 일년 내내 점진적으로 해동되며 이 점진적 해동 동안 대부분의 4000억 개의 세포가 방출된다고 Miner는 말했습니다.

그녀는 때때로 며칠 동안 가능한 한 빨리 일어나는 북극의 영구 동토층의 갑작스러운 해동이 “우리가 알지 못하는 유기체를 방출하는 측면에서 우리의 가장 큰 관심사”라고 설명했습니다.

지구 평균 기온이 상승함에 따라 이러한 갑작스러운 붕괴가 더 흔해질 것입니다. 7월의 기록적인 고온 이후, 드론 영상은 지하에서 눈이 녹으면서 가라앉는 시베리아 최대의 얼음 분화구를 포착했습니다.

Strona와 Bradshaw는 그들의 발견이 인간이나 동물에게까지 영향을 미치기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다고 지적합니다. 연구원들은 그들의 의도가 과거 시대의 생물학적 침입자의 위험을 평가하기 위한 프레임워크를 제공하는 것이라고 말했습니다.

연구 저자들은 이 모든 경우에 해수면 상승, 치명적인 열 또는 새로운 병원체 등 유일한 예방 조치는 지구 온난화를 촉진하고 북극 생태계를 보호하는 탄소 배출을 늦추거나 멈추는 것이라고 말했습니다. 그렇게 하지 않으면 환경 폭포는 공상 과학 소설이 아닐 것이라고 그들은 말했습니다.