Virus ‘Zombie’ menghabiskan 48.500 tahun di permafrost: para ilmuwan

Suhu yang lebih hangat di Kutub Utara mencairkan permafrost di kawasan itu – lapisan tanah beku di bawah tanah – dan berpotensi menimbulkan virus yang, setelah tidak aktif selama puluhan ribu tahun, dapat membahayakan kesehatan hewan dan manusia.

Sementara pandemi yang disebabkan oleh penyakit dari masa lalu terdengar seperti plot film fiksi ilmiah, para ilmuwan memperingatkan bahwa risikonya, meskipun rendah, kurang dihargai. Limbah kimia dan radioaktif yang berasal dari Perang Dingin, yang berpotensi membahayakan satwa liar dan mengganggu ekosistem, juga dapat dilepaskan selama pencairan.

“Ada banyak hal yang terjadi dengan permafrost yang menjadi perhatian, dan (itu) benar-benar menunjukkan mengapa sangat penting bagi kita untuk menjaga sebanyak mungkin permafrost beku,” kata Kimberley Miner, seorang ilmuwan iklim di NASA Jet Propulsion Laboratory. di Institut Teknologi California di Pasadena, California.

Permafrost menutupi seperlima Belahan Bumi Utara, menopang tundra Arktik dan hutan boreal Alaska, Kanada, dan Rusia selama ribuan tahun. Ini berfungsi sebagai semacam kapsul waktu, melestarikan – selain virus purba – sisa-sisa mumi dari sejumlah hewan punah yang dapat digali dan dipelajari oleh para ilmuwan dalam beberapa tahun terakhir, termasuk dua anak singa gua dan badak berbulu.

Alasan permafrost sebagai media penyimpanan yang baik bukan hanya karena dingin; ini adalah lingkungan bebas oksigen yang tidak dapat ditembus cahaya. Tapi saat ini suhu Arktik memanas hingga empat kali lebih cepat daripada bagian planet lainnya, melemahkan lapisan atas permafrost di wilayah tersebut.

Untuk lebih memahami risiko yang ditimbulkan oleh virus beku, Jean-Michel Claverie, seorang profesor kedokteran dan genomik Emeritus di Fakultas Kedokteran Universitas Aix-Marseille di Marseille, Prancis, telah menguji sampel bumi yang diambil dari permafrost Siberia untuk melihat apakah ada partikel virus. terkandung di dalamnya masih menular. Dia sedang mencari apa yang dia gambarkan sebagai “virus zombie” — dan dia telah menemukan beberapa.

PEMBURU VIRUS

Claverie mempelajari jenis virus tertentu yang pertama kali ditemukannya pada tahun 2003. Dikenal sebagai virus raksasa, mereka jauh lebih besar daripada varietas biasa dan terlihat di bawah mikroskop cahaya biasa, daripada mikroskop elektron yang lebih kuat — yang menjadikannya model yang bagus untuk ini. jenis pekerjaan laboratorium.

Usahanya untuk mendeteksi virus yang membeku di permafrost sebagian terinspirasi oleh tim ilmuwan Rusia yang pada tahun 2012 menghidupkan kembali bunga liar dari jaringan benih berusia 30.000 tahun yang ditemukan di liang tupai. (Sejak itu, para ilmuwan juga berhasil menghidupkan kembali hewan mikroskopis purba.)

Pada tahun 2014, dia berhasil menghidupkan kembali virus yang dia dan timnya isolasi dari permafrost, membuatnya menular untuk pertama kalinya dalam 30.000 tahun dengan memasukkannya ke dalam sel biakan. Demi keamanan, dia memilih untuk mempelajari virus yang hanya bisa menargetkan amuba bersel tunggal, bukan hewan atau manusia.

Dia mengulangi prestasi tersebut pada tahun 2015, mengisolasi jenis virus berbeda yang juga menargetkan amuba. Dan dalam penelitian terbarunya, yang diterbitkan 18 Februari di jurnal Viruses, Claverie dan timnya mengisolasi beberapa jenis virus purba dari berbagai sampel permafrost yang diambil dari tujuh tempat berbeda di Siberia dan menunjukkan bahwa mereka masing-masing dapat menginfeksi sel amuba yang dikultur.

Strain terbaru itu mewakili lima keluarga baru virus, di atas dua yang telah dia hidupkan kembali sebelumnya. Yang tertua berusia hampir 48.500 tahun, berdasarkan penanggalan radiokarbon tanah, dan berasal dari sampel bumi yang diambil dari danau bawah tanah 16 meter (52 kaki) di bawah permukaan. Sampel termuda, yang ditemukan di isi perut dan sisa-sisa wol mammoth, berusia 27.000 tahun.

Virus yang menginfeksi amuba masih menular setelah sekian lama merupakan indikasi masalah yang berpotensi lebih besar, kata Claverie. Dia takut orang-orang menganggap penelitiannya sebagai keingintahuan ilmiah dan tidak menganggap prospek virus purba hidup kembali sebagai ancaman kesehatan masyarakat yang serius.

“Kami melihat virus yang menginfeksi amoeba ini sebagai pengganti untuk semua kemungkinan virus lain yang mungkin ada di permafrost,” kata Claverie kepada CNN.

“Kami melihat jejak banyak, banyak, banyak virus lainnya,” tambahnya. “Jadi kami tahu mereka ada. Kami tidak tahu pasti mereka masih hidup. Tapi alasan kami adalah jika virus amoeba masih hidup, tidak ada alasan mengapa virus lain tidak akan tetap hidup, dan mampu menginfeksi inang mereka sendiri.”

PRECEDEN UNTUK INFEKSI MANUSIA

Jejak virus dan bakteri yang dapat menginfeksi manusia telah ditemukan terawetkan di permafrost.

Sampel paru-paru dari tubuh wanita yang digali pada tahun 1997 dari permafrost di sebuah desa di Semenanjung Seward Alaska mengandung bahan genom dari strain influenza yang bertanggung jawab atas pandemi tahun 1918. Pada tahun 2012, para ilmuwan mengkonfirmasi sisa-sisa mumi seorang wanita berusia 300 tahun yang dikubur di Siberia mengandung tanda genetik dari virus yang menyebabkan cacar.

Wabah antraks di Siberia yang menyerang puluhan manusia dan lebih dari 2.000 rusa antara Juli dan Agustus pada tahun 2016 juga dikaitkan dengan pencairan lapisan es yang lebih dalam selama musim panas yang luar biasa panas, yang memungkinkan spora tua Bacillus anthracis muncul kembali dari kuburan lama atau bangkai hewan.

Birgitta Evengård, profesor emerita di Departemen Mikrobiologi Klinis Universitas Umea di Swedia, mengatakan harus ada pengawasan yang lebih baik terhadap risiko yang ditimbulkan oleh patogen potensial dalam pencairan permafrost, tetapi memperingatkan terhadap pendekatan yang mengkhawatirkan.

“Anda harus ingat pertahanan kekebalan kita telah dikembangkan dalam kontak dekat dengan lingkungan mikrobiologis,” kata Evengård, yang merupakan bagian dari Pusat Unggulan CLINF Nordic, sebuah kelompok yang menyelidiki dampak perubahan iklim terhadap prevalensi penyakit menular pada manusia dan hewan di wilayah utara.

“Jika ada virus yang tersembunyi di permafrost yang belum pernah kita kontak selama ribuan tahun, mungkin pertahanan kekebalan tubuh kita tidak cukup,” katanya. “Adalah benar untuk menghormati situasi dan bersikap proaktif dan tidak hanya reaktif. Dan cara melawan rasa takut adalah dengan memiliki pengetahuan.”

PELUANG VIRAL SPILLOVER

Tentu saja, di dunia nyata, para ilmuwan tidak tahu berapa lama virus ini dapat tetap menular setelah terpapar pada kondisi saat ini, atau seberapa besar kemungkinan virus tersebut bertemu dengan inang yang sesuai. Tidak semua virus adalah patogen yang dapat menyebabkan penyakit; beberapa jinak atau bahkan bermanfaat bagi inangnya. Dan meski merupakan rumah bagi 3,6 juta orang, Arktik masih merupakan tempat yang jarang penduduknya, membuat risiko manusia terpapar virus purba sangat rendah.

Namun, “risiko pasti akan meningkat dalam konteks pemanasan global,” kata Claverie, “di mana pencairan permafrost akan terus meningkat, dan lebih banyak orang akan menghuni Kutub Utara setelah usaha industri.”

Dan Claverie tidak sendirian dalam memperingatkan bahwa kawasan itu bisa menjadi lahan subur untuk peristiwa limpahan — ketika virus melompat ke inang baru dan mulai menyebar.

Tahun lalu, tim ilmuwan menerbitkan penelitian tentang sampel tanah dan sedimen danau yang diambil dari Danau Hazen, sebuah danau air tawar di Kanada yang terletak di dalam lingkaran Arktik. Mereka mengurutkan materi genetik dalam sedimen untuk mengidentifikasi tanda tangan virus dan genom inang potensial – tumbuhan dan hewan – di daerah tersebut.

Dengan menggunakan analisis model komputer, mereka menyarankan risiko virus menyebar ke inang baru lebih tinggi di lokasi yang dekat dengan sejumlah besar air lelehan gletser mengalir ke danau – sebuah skenario yang menjadi lebih mungkin terjadi saat iklim menghangat.

KONSEKUENSI YANG TIDAK DIKETAHUI

Mengidentifikasi virus dan bahaya lain yang terkandung dalam permafrost yang memanas adalah langkah pertama dalam memahami risiko apa yang ditimbulkannya terhadap Kutub Utara, kata Penambang di Jet Propulsion Laboratory NASA. Tantangan lain termasuk menghitung di mana, kapan, seberapa cepat dan seberapa dalam permafrost akan mencair.

Pencairan bisa menjadi proses bertahap sekecil sentimeter per dekade, tetapi juga terjadi lebih cepat, seperti dalam kasus penurunan tanah yang masif yang tiba-tiba dapat membuka lapisan permafrost yang dalam dan kuno. Proses ini juga melepaskan metana dan karbon dioksida ke atmosfer — penyebab perubahan iklim yang diabaikan dan diremehkan.

Penambang membuat katalog berbagai potensi bahaya yang saat ini membeku di permafrost Arktik dalam makalah tahun 2021 yang diterbitkan dalam jurnal ilmiah Perubahan Iklim Alam.

Bahaya yang mungkin terjadi itu termasuk limbah yang terkubur dari penambangan logam berat dan bahan kimia seperti pestisida DDT, yang dilarang pada awal tahun 2000-an. Bahan radioaktif juga telah dibuang di Kutub Utara — oleh Rusia dan Amerika Serikat — sejak munculnya uji coba nuklir pada 1950-an.

Pencairan yang tiba-tiba dengan cepat memperlihatkan cakrawala permafrost tua, melepaskan senyawa dan mikroorganisme yang diasingkan di lapisan yang lebih dalam, kata Miner dan peneliti lain dalam makalah tahun 2021.

Dalam makalah penelitian, Miner menyebut infeksi langsung manusia dengan patogen purba yang dilepaskan dari permafrost sebagai “saat ini tidak mungkin”.

Namun, Miner mengatakan dia khawatir tentang apa yang disebutnya “mikroorganisme Metuselah” (dinamai menurut tokoh Alkitab dengan masa hidup terpanjang). Ini adalah organisme yang dapat membawa dinamika ekosistem kuno dan punah ke Arktik saat ini, dengan konsekuensi yang tidak diketahui.

Kemunculan kembali mikroorganisme purba memiliki potensi untuk mengubah komposisi tanah dan pertumbuhan vegetatif, kemungkinan mempercepat efek perubahan iklim, kata Miner.

“Kami benar-benar tidak jelas bagaimana mikroba ini akan berinteraksi dengan lingkungan modern,” katanya. “Ini sebenarnya bukan eksperimen yang menurut saya ingin dilakukan oleh salah satu dari kita.”

Tindakan terbaik, kata Miner, adalah mencoba dan menghentikan pencairan, dan krisis iklim yang lebih luas, dan menjaga bahaya ini terkubur di permafrost untuk selamanya.