Пробуждение Ктулху: древние вирусы под тающей мерзлотой

Пробуждение Ктулху: древние вирусы под тающей мерзлотой

Из-за внезапной вспышки сибирской язвы несколько лет назад целый район на Ямале был закрыт на карантин. Тем временем в Норвегии вода просочилась в подземное «хранилище Судного дня», где на холоде сберегаются семена тысяч растений со всего мира. Мерзлота продолжает таять, заставляя всерьез задуматься о приближении того самого «Судного дня».

E1290006-Melting_permafrost.jpg

Российский Ямал и норвежский Свальбард (Шпицберген), как и почти четверть всей суши Северного полушария, покрывает вечная мерзлота. Чем ближе к полюсу, тем обширнее и стабильнее участки этой никогда не протаивающей смеси из каменных пород, льда, почвы и органики. Кое-где ее глубина превышает километр, а возраст достигает сотен тысяч лет.

Однако большая часть мерзлоты сформировалась в ходе последней ледниковой эпохи, закончившейся около 11 800 лет назад. Ближе к поверхности сохраняются слои следующих глобальных похолоданий, включая малый ледниковый период XIV–XIX веков. Теперь, когда температура на планете растет с каждым годом, они начинают таять первыми. Из гигантского естественного морозильника «утекает» все, что оставалось заперто в нем на долгие годы и столетия.

Воскрешение видов

Вечная мерзлота сохраняет умеренную минусовую температуру, нейтральный рН, в ее глубине всегда темно и практически нет кислорода. Такие условия почти идеальны для длительного сохранения тех форм жизни, которые способны останавливать свой метаболизм в ожидании лучшего времени: для семян растений, для спор грибов и микробов. Все они ждут подходящего момента, чтобы снова «воскреснуть».

В 2012 году это продемонстрировали биологи из подмосковного Пущина, вырастившие узколистую смолевку возрастом почти 32 тысячи лет. Безымянная белка спрятала семена растения в одной из своих кладовых у берега Колымы еще в позднем плейстоцене. Эти грызуны устраивают «заначки» сотнями, постоянно забывая про них. Так вышло и со смолевкой, семена которой за тысячи лет погрузились в мерзлоту на глубину 38 метров и оставались там, пока до них не добрались ученые.

BWI-BS031421.jpg
Мхи Aulacomnium распространены в прохладных регионах по всему миру

С тех пор список организмов, «воскрешенных» после тысяч лет ледяной спячки, заметно расширился. Из мерзлоты, открывшейся в результате таяния ледника на канадском острове Элсмир, вырастили мох Aulacomnium возрастом около 40 тысяч лет. В 2018 году ученые вернули к жизни крошечных круглых червей, которые провели в анабиозе не менее 30 тысяч лет. И если уж нематоды выдержали столь долгое испытание мерзлотой, то в аналогичных способностях микроорганизмов можно не сомневаться.

Спящие микробы

Несколько лет назад французские биологи, впечатлившись результатами своих коллег из Пущина, запросили у них образцы колымской мерзлоты для собственных экспериментов. Вскоре им удалось выделить ряд весьма экзотических вирусов, включая Pithovirus sibericum. По размеру он на два порядка больше среднего вируса и достигает 1,5 мкм — почти как небольшая, но полноценная живая клетка.

Невзирая на свои устрашающие размеры, и Pithovirus, и не столь крупные Mollivirus, выделенные из той же мерзлоты, паразитируют исключительно на амебах и никакой угрозы для нас не несут. Но ими дело явно не ограничивается. Пугающим доказательством этому служит недавняя вспышка сибирской язвы на Ямале. В период с 1897 по 1925 год от этой болезни в Российской Арктике погибло около 1,5 млн северных оленей, и множество их тел осталось в мерзлоте вместе с патогенными бактериями. Один из таких могильников растаял в 2016-м, после чего был разорен животными, которые и разнесли микробы.

На Севере массово хоронили и людей, умерших во время опасных эпидемий, в том числе оспы и чумы. По берегам Колымы до сих пор располагаются могильники погибших от оспы в 1890-х годах. Таяние мерзлоты и освобождение инфекций чревато как минимум локальными вспышками болезней.

C0301735-Pithovirus_researc.jpg
Образцы древней органики, в которой были обнаружены частицы питовируса 

Древнее зло

Бактерии, способные образовывать покоящиеся споры: бациллы сибирской язвы, палочки ботулизма и т. п., — могут сохраняться и ждать своего часа гораздо дольше вирусов. Так, в 2005 году американские исследователи обнаружили в мерзлоте, а затем и вырастили клетки почвенных бактерий Carnobacterium pleistocenium — современников мамонтов.

Но и это явно не предел: французские ученые, открывшие Pithovirus, продолжают поиски уже на большей глубине, в слоях, образовавшихся еще 600 тысяч лет назад. Биологи считают, что настоящая опасность таится именно там, среди давно забытых организмов, к встрече с которыми стоит приготовиться.

Это могут быть инфекции, косившие ранних жителей севера Евразии — не только наших прямых предков, но и неандертальцев и денисовцев. Мы еще недостаточно знаем об этих вирусах и не представляем, насколько серьезную угрозу они несут. В глубине холодной американской пещеры Лечугилья были найдены бактерии Paenibacillus возрастом 4 млн лет, геном которых уже содержит гены устойчивости к большинству современных антибиотиков.

Впрочем, по мнению многих специалистов, угроза не так велика. Подавляющее большинство вирусов плохо сохраняется в окружающей среде, да и от случайной бактерии не стоит сразу ожидать смертельной опасности. Однако гибель мерзлоты предлагает массу других и весьма серьезных поводов для беспокойства.

AP_580596303026.jpg
Всемирный банк посадочного материала находится близ норвежского Лонгйира и работает под эгидой ООН. К 2018 году здесь было накоплено больше 980 тыс. семян ценных видов растений, которые содержатся в бункере — на глубине около 120 м и при температуре не выше −18 °C

Провал за провалом

Таяние стремительно меняет рельеф, растительный покров и весь ландшафт Приполярья. Не имея стоков, вода накапливается на глубине, в результате чего верхние слои грунта проседают, оставляя провалы, которые постепенно превращаются в термокарстовые озера. Если же лед тает на склонах, то излишки воды стекают вниз, увлекая за собой оползни и образуя вогнутые термоцирки, похожие на древнегреческие амфитеатры.

В 2014 году СМИ широко освещали появление воронки близ Бованенковского газоконденсатного месторождения у побережья Карского моря. Сегодня провалов стало куда больше, они появляются по всей тундре, угрожая с таким трудом возведенной инфраструктуре. Опасения вызывает и «естественная расконсервация» заброшенных военных объектов Арктики, где зачастую были оставлены опасные радиоактивные материалы. Но главная угроза таится в глубине самой мерзлоты.

За тысячелетия здесь накопилось колоссальное количество органики. По оценкам ученых, она содержит порядка 1,5 млрд тонн чистого углерода — втрое больше, чем все леса планеты. При таянии льда и последующем гниении около 10% этой массы поступит в атмосферу в виде углекислого газа. Подсчитано, что если существующий тренд сохранится в ближайшие десятилетия, то к 2100 году из мерзлоты в воздух выделится около 280 млрд тонн углекислого газа и 3 млрд тонн метана. Созданный ими парниковый эффект усилит глобальное потепление, что еще более ускорит разогревание мерзлоты и запустит новый виток роста температур.

058_1897390.jpg
Пузырьки метана замерзли во льду до лета

Метановая пушка

Метан создает парниковый эффект в 20 раз больший, чем углекислый газ. Пока что огромные запасы метана удерживает мерзлота, которая сохраняется под северными морями и океанами. На дне шельфа газ стабилизируется в составе клатратов, в виде включений в кристаллах льда: холод и высокое давление не позволяют метану вырваться на свободу. Однако дальнейшее потепление может привести и к такому развитию событий.

Этот катастрофический сценарий недаром называется «метангидратным ружьем»: быстрое наполнение атмосферы парниковым газом приводит к дополнительному росту температур и усиленному таянию, высвобождая новые количества метана. Процесс способен усиливать себя сам, вызывая резкие и опасные перемены климата. По одной из гипотез, некогда именно такое «ружье» запустило пермское массовое вымирание, крупнейшее за всю историю жизни на Земле. Тогда, 250 млн лет назад, исчезло более 70% наземных и более 95% морских организмов.

Пока что опасность невелика: большая часть гидратов залегает достаточно глубоко. По некоторым расчетам, на их прогревание могут уйти многие сотни лет. Тем не менее потепление развивается быстрее большинства прогнозов, а в приполярных областях оно идет особенно стремительно, и вскоре мы можем оказаться прямо «на прицеле». Так что о сохранении мерзлоты стоит позаботиться уже сейчас, прежде чем прогремит «выстрел».

Фото: SPL / LEGION-MEDIA (Х2), DREAMSFOTO, AFP / EAST NEWS (Х2)

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 11, ноябрь 2019

Подписка на журнал
 
# Вопрос-Ответ
НОВОСТИ ПАРТНЕРОВ