Каюмова Дилором – Кандидат медицинских наук, Лауреат международной премии за «Научно-практические достижения»
Ведущий научный сотрудник Лаборатории качества воды, изотопов и санитарии Государственного научного учреждения «Центр изучения ледников Национальной Академии наук Таджикистана»,
В СМИ опубликовали информацию о том, что учёные, исследуя тибетские ледники, обнаружили очень древние вирусы. Их возраст 15 тысяч лет. Общее количество групп микроорганизмов, найденных в ледниках, составляет 33, только 5 из них известны науке, а 28 групп микроорганизмов, которые на данный момент не известны.
После этого в СМИ появилась множество сенсационных и даже пугающие публикации, о том, что таяние ледников может привести к очередной эпидемии. В некоторых публикациях прямо писали: «в ледниках вирусы заморожены, но они живые, и, если таят ледники, они могут оживиться. Сейчас, на фоне коронавируса в мире возникла страшная паника. Вирусы древние, они были замороженными где-то 15 тысяч лет назад. Что они принесут человечеству? Говорят, это может быть еще круче коронавируса!»
Команда исследователей из Пенсильваньского университета (США) обнаружила в Гренландии новый вид бактерий, которые смогли выжить, проведя 120 тысяч лет под трехкилометровым слоем льда. Ученые сообщили о своей находке на конференции Американского общества микробиологии в Бостоне. Они отметили, что “Микробы составляют около трети и более земной биомассы, при этом описано менее 8 тысяч видов микроорганизмов из примерно 3 миллионов существующих. Описание этого вида бактерий – значимый шаг в наших усилиях по их изучению, культивированию и использованию особых свойств этих организмов”, – отмечает Лавлэнд-Курц из Пенсильваньского университета (США).
Следует отметить, что находки в тибетских ледниках не первое открытие о вирусах в ледниках. Однако, эти работы не вызывали такой сенсации. Например, российские ученые пробурили самую глубокую ледяную скважину, которая была пробурена на станции “Восток” в Антарктиде, дала ученым много информации, там, на глубине четырех километров, были обнаружены микроорганизмы и в том числе вирусы.
Раньше ученые думали, что понимают большую часть тайн нашего микробиома, но новое исследование, проведенное в Стэнфорде, показывает, что более 99 процентов микробов внутри нас (в человеке) неизвестны науке. На самом деле мы пребываем в потемках. Исследование фрагментов ДНК из человеческого кровотока показало, что около 99% этой ДНК людям неизвестны, то есть мы просто не знаем, что за бактерии живут в человеческом организме.
Следовательно, мировой науке известно меньше 0,1 процент микроорганизмов существующих на земле, т.е. для ученых это бескрайние просторы для изучения. Естественно они будут открывать новые виды микроорганизмов, в том числе микробов и вирусов. В этом ничего сенсационного нет. Сами ученые это не считают сенсацией, да это определенный успех, но это обычная рутинная работа для научного работника.
Чтобы простому читателю разобраться в грандиозном информационном потоке иногда даже пугающим, надо ему понимать, что такое микробы и вирусы где они больше всего, сколько их и насколько они опасны или полезны для жизни на земле. Неужели такое огромное количество микробов и вирусов представляют смертельную опасность для человека и они вызывают эпидемию?
Сколько лет бактериям и вирусам?
Простейшая форма жизни – бактерии – это самые древние жители нашей планеты. Эти, чаще всего одноклеточные, микроорганизмы пережили ледниковый период, мамонтов и динозавров. Не исключено, что переживут в итоге и человечество. Вирусы — самая распространенная, древняя и одна из наименее изученных биологических групп на Земле. Ежедневно они убивают половину бактерий в океане и заражают микробы 10 триллионов раз в секунду.
Сколько их и где они обитают?
Учитывая, что это одна из самых распространенных и древнейших форм жизни на планете, цифра впечатляет. Как говорится в исследовании, опубликованном на сайте International Society for Microbial Ecology Journal, всего на Земле существует 10 в 39 степени таких микроорганизмов (эта цифра выглядит как 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 и называется додецильон). При этом ученые считают, что их больше, чем звезды в изученной Вселенной. Ежедневно каждый квадратный метр планеты покрывают 800 млн организмов.
Ежедневно с поверхности Земли выносятся триллионы вирусов, при этом в дальнейшем они в атмосфере подвергаются переносу на большие расстояния. При этом огромное количество их переносят сигнатуры – это значит, что они поднимаются в воздух с помощью водяного пара. Они могут цепляться за бактерии и небольшие органические частицы, что позволяет перемещаться в атмосфере на огромные расстояния.
В одной чайной ложке земли больше микроорганизмов, чем людей на всем земном шаре.
А сколько бактерий обитает в воде? Именно их можно считать властелинами Земли. По грубым подсчетам ученых, рядом с нами обитает 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 микробов.
О том, что жизнь существует не только на поверхности Земли и в самом верхнем слое земной коры, но и глубоко в недрах нашей планеты, ученые узнали совсем недавно. Ранее они считали, что глубже нескольких десятков метров жизни нет и лишь в последние годы обнаружили, что ошибались. Да еще как! При бурении исследовательских скважин обнаружилось, что жизнь есть буквально везде, без исключения, – говорит Хайнц Вилькес (Heinz Wilkes), геохимик Немецкого центра по изучению Земли в Потсдаме: “И в глубоких золотых рудниках, и в глубоких осадочных бассейнах, и в глубоких гранитных формациях, – повсюду мы видим следы биологической активности”.
Во время работы океанографической экспедиции Додо в 1964 году микробиолог К. Зобелл обнаружил на различных глубинах и в донных отложениях Тихого океана большое количество микроорганизмов. Они жили на глубине свыше 10 000 м — температура 2,5 °C и давление 1000 атм.
В пещере Лечугилья в Нью-Мексико, в 300 метрах под землей нашли еще более старые бактерии. Эти микробы не видели поверхности более 4 миллионов лет.
Подземные воды тоже могут содержать вирусы. И главное, что никакие фильтры от вирусов защитить не могут. По размерам они намного меньше бактерий.
Вечная мерзлота, подземные ледники, вирусы и бактерии.
Изменение климата чревато таянием вечномерзлых почв, которые были заморожены в течение тысяч лет, и по мере таяния почв выходят древние вирусы и бактерии, которые оживают и возвращаются к жизнедеятельности.
Людей и животных хоронили в вечных мерзлотах сотнями лет, поэтому вполне возможно, что наружу могут выйти и другие инфекционные агенты. К примеру, ученые обнаружили фрагменты РНК вируса испанского гриппа в трупах, массово захороненных в тундре Аляски. Оспа и бубонная чума тоже захоронены в Сибири. В исследовании 2011 года Борис Ревич и Марина Подольная писали: «В результате таяния вечной мерзлоты векторы смертельных инфекций 18 и 19 веков могут вернуться, особенно вблизи кладбищ, где хоронили жертв этих инфекций».
В 1890-х годах в Сибири прошла серьезная эпидемия оспы. Один город потерял до 40% своего населения. Тела были захоронены под верхним слоем вечной мерзлоты на берегу реки Колымы. Через 120 лет наводнения Колымы начали разрушать берега, и таяние вечной мерзлоты ускорило этот процесс эрозии.
Однако, не все бактерии могут вернуться к жизни после замораживания в вечной мерзлоте. Бактерии сибирской язвы могут это сделать, потому что образуют чрезвычайно выносливые споры, которые могут жить в замороженном состоянии очень долго.
Это небольшой обзор, думаю не на все вопросы ответит, но на многие вопросы относительно ледников проливает свет.
Возвращаемся к публикации тибетских ученых: «Общее количество групп, найденных микроорганизмов в ледниках, составляет 33, только 5 из них известны науке». Следовательно, напрашивается один единственный вопрос, где их больше на ледниках, в почве, вечной мерзлоте, пещере, шахтах, человеком организме? Ответ очевиден.
Действительно, горные ледники относительно чистые по своему происхождению, но вечная мерзлота на равнинах представляет серьезное опасение среди ученых в условиях глобального потепления.
Однако, это не означает, что не стоит изучать горные ледники и проводить мониторинг микроорганизмов.
В горных ледниках нет массовых захоронений, однако, на данный момент идет интенсивное загрязнение путем переноса воздушных потоков из дальних расстояний, и они оседают на поверхности ледников. А также, с развитием горного туризма и альпинизма идет антропогенное воздействие и загрязнение ледников. Это мы доказали в ряде своих публикаций в научных журналах
В этих условиях микробиология в гляциологии является серьезным, перспективным и стратегическим направлением.
В исследовании 2005 года ученые NASA успешно возродили бактерии, заключенные в замороженном пруду на Аляске в течение 32 000 лет. Микробы под названием Carnobacterium pleistocenum были заморожены со времен плейстоцена, когда шерстяные мамонты все еще бродили по Земле. Как только лед растаял, они снова начали плавать как ни в чем не бывало.
Два года спустя ученым удалось возродить бактерию возрастом 8 миллионов лет, которая спала во льду под поверхностью ледника в долинах Бикон и Маллинз в Антарктиде. В то же исследовании восстановили из льда бактерии, которому было более 100 000 лет.
Подобные исследования показывают, как менялась микрожизнь на Земле в разные геологические эпохи. Но они имеют не только историческую ценность. Таяние льда и вечной мерзлоты из-за изменения климата может высвободить патогенные микроорганизмы в окружающую среду. В таком случае эти исследования позволяют заранее узнать, что они из себя представляют и насколько они опасны. В этом направление мировая наука в последние десятилетие имеет определенный успех.
Почему настоящие ученые не считают обнаружение новых микробов или вирусов супер сенсацией, потому, что на протяжении веков ученые могли исследовать только микроорганизмы, способные выжить в лабораториях и изучать их по отдельности – часто одного микроба за раз. Но с появлением все более совершенных методов анализа ДНК ученым удалось обнаружить микробы, которых никогда раньше не видели и не могли посмотреть на их коллективное поведение.
Следовательно, с появлением новых технологий и методов будут описаны новые виды и новые свойства микробов и вирусов в различных условиях среды обитания и это превратится в обычную информацию о научных достижениях. Эти работы позволяют контролировать и регулировать эпидемиологическую ситуацию в любом регионе.
И, так неужели такое огромное количество микробов и вирусов существующих на Земле представляют смертельную опасность для человека или обязательно они вызывают эпидемию. Конечно нет. В противном случае существование человеческое сообщества было бы невозможным на этой земле!
Один грамм почвы в среднем содержит 40 миллионов бактериальных клеток, а в миллилитре свежей воды можно найти миллион клеток бактерий. На Земле биомасса бактерий превышает суммарную биомассу животных и растений.
Большинство ученых придерживаются мнения о том, что количество болезнетворных микроорганизмов, в том, числе микробов и вирусов составляют не более 0,0001 процента от существующих. Для возникновения болезни или эпидемии необходимы определенные условия и соответствующие среды обитания для этих микроорганизмов.
Следует отметить, что на этом, основаны системы профилактики и ликвидации эпидемиологического очага.
Что делается в этом аспекте в Центре изучения ледников в Таджикистане?
Наш Центр был организован в марте 2018 года, по поручению Президента Республики Таджикистан. основателя мира и лидера Нации Эмомали Рахмона. Это новая организация, но делает определенные успехи. В 2019 году мы вошли в Единую глобальную систему мониторинга ледников (Женева). Мы также имеем определенный опыт работы по изучению микроорганизмов в ледниках.
В нашем Центре имеется «Лаборатория качества воды, изотопов и санитарии» 
стратегическое направление данной лаборатории, это получение спутниковой информации, с целью повышения достоверных данных и проведения фундаментальных исследований по криосфере, запасов снега и мониторинга процессов формирования талой воды ледников.
Налажен мониторинг тяжёлых металлов на ледниках и донных отложениях ледниковых озер, а также гидрохимический мониторинг талых вод и рек ледникового питания. В этом аспекте подготовлены ряд публикаций.
Также мы намерены наладить микробиологический мониторинг талых вод и рек ледникового питания с учетом требований сегодняшнего дня.
Естественно наша организация новая и находится на стадии формирования. Главное, что в этом году, учитывая условия пандемии со стороны Национальной академии наук получили новое здание и подготовили научную тему «Микробиологический и гидрохимический мониторинг ледников и рек ледникового питания в условиях изменения климата Таджикистана», данная работа будет выполняться совместно с кафедры микробиологии Медицинского университета. Главные задачи научной темы, это микробиологический и гидрохимический мониторинг ледников и талых вод. Исходя из эпидемиологической обстановки, как в регионе, так и в мире, данная научная тема является актуальной, приоритетной и своевременной.