Отбор биологического материала для анализа на древние вирусы

В России стартовал проект по изучению доисторических вирусов, сохранившихся в вечной мерзлоте. Сибирские ученые из Якутского университета и научного центра "Вектор" планируют системно исследовать древние патогены, которые находят в мумифицированных останках ископаемых животных и образцах ледяного керна. Что известно о палеовирусах и опасны ли они — в материале РИА Новости.

Тайны вечной мерзлоты

Из-за глобального потепления вечная мерзлота в Арктике активно тает. По мнению специалистов, это может привести к высвобождению из ледяного плена древних патогенов, в том числе неизвестных бактерий и вирусов, содержащихся в тканях мумифицированных ископаемых животных и пузырьках атмосферного воздуха в толще льда.

После 25-й конференции ООН по изменению климата, состоявшейся в Мадриде в декабре 2019 года, ученые из 12 стран подготовили открытое письмо в ВОЗ, опубликованное в 2020-м в журнале Infection, Genetics and Evolution. Специалисты призвали международные организации и правительства разработать специальные программы по изучению захороненных в вечной мерзлоте древних патогенов.

Исследователи отметили: в последние годы в Российской Арктике среди домашних и диких животных наблюдается всплеск таких заболеваний, как клещевой энцефалит, бруцеллез, туляремия, лептоспироз, бешенство и сибирская язва. Многие из этих вирусных и бактериальных инфекций — зоонозные, то есть возникают в популяциях животных, но затем могут передаваться человеку.Один из характерных примеров, о котором писали ученые, — вспышка сибирской язвы в Ямало-Ненецком автономном округе в июле-августе 2016 года. В аномально жаркое лето вечная мерзлота протаяла глубже обычного, и олени поглощали вместе с растениями зараженную бактериями грязь. Тогда погибли около двух тысяч оленей, 72 человека госпитализировали, один ребенок умер.Разрез Батагайского провала в Якутии, образовавшегося при таянии вечной мерзлоты

Как феникс из пепла

Некоторые смертельно опасные патогены чрезвычайно устойчивы. Например, ДНК вируса оспы обнаружили в извлеченных из вечной мерзлоты телах людей, умерших 300 лет назад в Якутии, а также в кожных струпьях мумии фараона Рамзеса V в Египте, возраст которой — 3,2 тысячи лет.

Хотя все попытки выделить жизнеспособный вирус натуральной оспы из останков естественным путем не увенчались успехом, биологи могут реконструировать структуру древних патогенов, восстанавливая последовательности РНК или ДНК. Так, в 2005-м воссоздали вирус пандемического испанского гриппа — на основе останков человека, похороненного на Аляске в 1918 году.В 2006-м французские исследователи из Института Густава Русси восстановили по эндогенным вирусным элементам — последовательностям ДНК вирусного происхождения — неизвестный древний патоген возрастом несколько сотен тысяч лет. Его поместили в культуру клеток человеческих тканей. Так вот, он не только проникал в клетку физически, но и встраивался в ДНК. Восстановленные вирионы инфицировали свежие клетки, и процесс приобретал циклический характер. Этот палеовирус назвали Phoenix.

Ящик Пандоры

Первое "воскрешение" живых древних вирусов произошло, по сути, случайно. В 2014-м французские эволюционные биологи, супруги Жан-Мишель Клаври и Шанталь Абергель из Средиземноморского университета Экс-Марсель выявили в образце многолетней мерзлоты из Сибири возрастом 30 тысяч лет древний вирус. Его назвали Pithovirus sibericum.

Ученые заподозрили инфекцию из-за того, что в размороженном образце погибали амебы. И увидели в обычный световой микроскоп доисторический патоген — из группы гигантских ДНК-вирусов, по размерам не уступающим бактериям. Это вообще самый крупный из известных сегодня вирусов: 1,5 микрометра в длину и 0,5 микрометра в диаметре.В 2015-м французы разглядели в том же образце вечной мерзлоты еще один гигантский вирус — Mollivirus sibericum. Инфицированная им амеба превращается в своеобразную фабрику по его производству, что обеспечивает экспоненциальное распространение инфекции.Хотя эти древние вирусы-гиганты заражают только микроорганизмы, их способность возрождаться спустя тысячелетия вызывает тревогу. Ученые не исключают, что в вечной мерзлоте есть и опасные для человека патогены. Недаром название питовируса, открытого в Сибири, происходит от греческого слова "питос" — так назывался сосуд, по преданию, подаренный Зевсом первой земной женщине Пандоре: из этого сосуда потом по миру разлетелись все несчастья и бедствия.Гигантский вирус Pithovirus sibericum возрастом 30 тысяч лет, найденный учеными в вечной мерзлоте в Сибири

Во льдах Тибета

Помимо вечной мерзлоты Арктики, к зоне повышенного риска относятся и многолетние льды Антарктиды, Гренландии, а также горные ледники. При их образовании между кристаллами льда на тысячелетия законсервировались пузырьки воздуха вместе с микроорганизмами. Лед тает, патогены освобождаются.

Исследователи из США изучили микробное сообщество в образцах ледяного керна из тибетского ледника Гулия возрастом 15 тысяч лет. Помимо многочисленных бактерий, ПЦР-анализ выявил генетические последовательности как минимум 33 вирусных популяций, 28 из которых — ранее неизвестные древние вирусы. Для 14 из них ученые, используя метод сходства вирусных и бактериальных нуклеотидных последовательностей, нашли в тех же образцах микробов-хозяев. Значит, древние вирусы сохранили способность заражать организмы, в данном случае — бактерии.

Старт российской палеовирусологии

Ученые Северо-Восточного федерального университета в Якутске (СВФУ) и Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии "Вектор" недавно сообщили о запуске российского проекта по изучению древних вирусов в останках животных из растаявшей вечной мерзлоты.

Первым объектом для отбора биологического материала стала лошадь, найденная в Верхоянском районе в 2009 году. Возраст — 4450 лет, а главная научная ценность находки в том, что удалось расшифровать полный ядерный геном древнего животного.Основой для исследования послужат мягкие ткани мамонтов и других представителей доисторической фауны — лосей, собак, куропаток, различных грызунов и зайцеобразных, хранящиеся в специальных морозильных камерах Музея мамонта СВФУ. Специалисты надеются, что современные методы полногеномного секвенирования позволят получить данные по всему биоразнообразию микроорганизмов в каждой пробе.Мумия древней лошади из Верхоянского района

"Если нуклеиновые кислоты не подвергнутся деструкции, мы сможем получить данные об их составе и установить, как он менялся, каким было эволюционное развитие событий. Мы сможем получить те значимые тенденции, которые определяют текущую ситуацию, и возможность определить эпидемиологический потенциал ныне существующих инфекционных агентов", — приводятся в пресс-релизе СВФУ слова одного из участников проекта, научного сотрудника отдела биофизики и экологических исследований ГНЦ "Вектор" Олеси Охлопковой.

Ученые отмечают, что у них нет задачи "возродить" палеовирусы, наоборот — они пытаются извлечь древние патогены из вечной мерзлоты, чтобы лучше изучить их, оценить потенциальную опасность для человека и предложить методы борьбы с ними.Ученые из СВФУ и ГНЦ "Вектор" работают над поиском палеовирусов