В сибирской мерзлоте нашли древнейшие вирусы. Они по-прежнему заразны

Французские, российские и немецкие исследователи обнаружили в образцах сибирской мерзлоты 13 вирусов возрастом до 48,5 тысячи лет, что делает их самыми древними из известных на данный момент. Секвенирование геномов указало на принадлежность к пяти кладам, четыре из которых ранее в мерзлоте не находили. При этом палеопатогены сохранили способность к репликации и заражению эукариотических организмов. Препринт работы доступен на сервисе bioRxiv.

Обновление: в феврале 2023 года статья опубликована в журнале Viruses.

Согласно прогнозам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC), из-за выброса парниковых газов (в первую очередь CO₂), связанного преимущественно с человеческой деятельностью, в течение XXI века средняя температура на Земле повысится на 1,5 градуса Цельсия по сравнению со второй половиной XIX века. Этот эффект наиболее заметен в Арктике, где потепление происходит вдвое быстрее, чем в умеренном климате. Самым очевидным последствием этого становится таяние многолетней мерзлоты на все возрастающих глубинах и ее эрозия, из-за которых могут высвобождаться бактерии, археи и вирусы, находившиеся в замороженном состоянии до миллиона лет (в такой срок оценивается возраст мерзлоты). Последние представляют наибольшую потенциальную опасность, поскольку не чувствительны к антибиотикам. Реальность угрозы подтвердили Жан-Мишель Клаври (Jean-Michel Claverie) с коллегами, в 2014–2015 годах описавшие патогенные для амеб ДНК-содержащие вирусы родов Pithovirus и Mollivirus возрастом в 30 тысяч лет, найденные в сибирской мерзлоте.

После этого возглавляемые Клаври сотрудники Университета Экс-Марсель, Северо-Западного государственного медицинского университета имени Мечникова, Института полярных и морских исследований имени Вегенера, Зоологического института Российской академии наук и Института мерзлотоведения имени Мельникова провели анализ семи проб из разных регионов сибирской многолетней мерзлоты (в том числе из-под дна озера, с тающего ледяного разлома, из биообразцов замороженных мамонтов и волков), одной из реки Лены в черте Якутска и одной из криозоля на берегу реки Щапины на Камчатке.

Их супернатанты вводили в культуры амебы Acanthamoeba castellanii в чашках Петри и через 72 часа наблюдали в некоторых клетках характерные для вирусной инфекции морфологические изменения (округление, отсутствие адгезии, инцистирование, деформация ядра, лизис, цитоплазматические участки сборки вирионов, непосредственно визуализируемые гигантские вирусные частицы). Их использовали для характеризации вирусов с помощью трансмиссионной электронной микроскопии и полимеразной цепной реакции, а также последующей очистки, клонирования, экстракции вирусной ДНК и ее секвенирования.

Исследователям удалось идентифицировать 13 гигантских ДНК-содержащих вирусов. Семь из них отнесли к роду Pandoravirus семейства Pandoraviridae (одни из самых крупных вирусов с самой длинной из известных ДНК — до 2,6 мегабазы): P. lena (из Лены), P. talik и P. yedoma (из-под дна озера Юкечи Алас), P. duvanny (из тающего льда в Дуванном яру), два штамма P. mammoth (из желудка замороженного мамонта и почвы с мамонтовой шерстью) и P. lupus (из кишечника замороженного волка). Три — к роду Cedratvirus семейства Pithoviridae: C. kamchatka (из камчатского криозоля), C. lena (из Лены) и C. duvanny (из Дуванного яра). Pithovirus mammoth того же семейства и Megavirus mammoth семейства Mimiviridae были обнаружены в замороженной почве с мамонтовой шерстью, Pacmanvirus lupus семейства Asfarviridae — в кишечнике волка.

Большинство перечисленных клад пока не зарегистрированы в базе данных Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV). Пандоравирусы, цедратвирусы, мегавирусы и пакманвирусы до этого в мерзлоте не обнаруживались. Возраст находок (за исключением современных из Лены и с Камчатки) составил от 27 тысяч (кишечное содержимое волка и почва с мамонтовой шерстью) до 48,5 тысячи лет (P. yedoma) — последний стал самым древним из известных вирусов.

В 2021 году международная научная группа пришла к выводу, что таяние мерзлоты на севере Сибири приводит не только к образованию нового метана вследствие микробного разложения законсервированного органического вещества, но и к высвобождению значительных количеств древнего термогенного метана из нижележащих горных пород. О возможных причинах появления в ямальской тундре так называемых воронок газового выброса можно почитать в материале «Взрывная мерзлота».