Wetenschappers maken 48.500 jaar oud ‘zombievirus’ wakker, waarna het direct aan het infecteren slaat

    De virussen zaten duizenden jaren opgesloten in de permafrost, maar dat weerhoudt ze er niet van om organismen anno 2023 het leven zuur te maken. En dat is toch wel reden tot zorg.

    Doordat het klimaat verandert, stijgen de temperaturen. Het leidt er in het hoge noorden toe dat permafrost – permanent bevroren grond – ontdooit. Het baart onderzoekers zorgen. Want de bevroren bodem herbergt dood plantenmateriaal dat door de lage temperaturen nooit is afgebroken. Zodra de permafrost smelt, wordt de ontbinding van de plantenmaterialen – die soms honderden of zelfs duizenden jaren in die bevroren bodem geconserveerd zijn – alsnog ingezet. En daarbij komt ook de koolstof die zij bij leven hebben opgenomen, weer vrij. En dat draagt vervolgens weer bij aan de opwarming van de aarde (en dus een nog snellere ontdooiing van dat permafrost).

    Virussen en bacteriën
    Ontdooiend permafrost geeft echter niet alleen CO2 vrij. In de bevroren bodem zitten namelijk ook microben en virussen opgesloten die – wanneer de permafrost ontdooit – weer tot leven kunnen komen. En dat is iets om je zorgen over te maken, zo concludeert een internationaal team van onderzoekers nu in het blad Viruses. Hun waarschuwing is niet zomaar uit de lucht gegrepen, maar gestoeld op een wetenschappelijk onderzoek waarin ze virussen die meer dan 48.500 jaar in permafrost opgesloten hebben gezeten, weer tot leven hebben gewekt – om er vervolgens getuige van te zijn dat deze virussen direct weer aan het infecteren sloegen.

    Siberië
    De onderzoekers haalden de virussen uit Siberisch permafrost. Het betreft zogenoemde ‘reuzenvirussen’ (zie kader).

    Reuzenvirussen zijn virussen die opvallend groot zijn – zo is het Tupanvirus, één van de grootste reuzenvirussen die we kennen bijvoorbeeld 10 keer groter dan het coronavirus dat ons drie jaar in zijn greep wist te houden. Daarnaast hebben reuzenvirussen ook een enorm genoom – zo telt het Tupanvirus 1,5 miljoen basenparen, terwijl SARS-CoV-2 het met 30.000 basen moet doen. Reuzenvirussen komen wijdverspreid in de natuur voor. Bijvoorbeeld in zeeën, maar ook in zoet water en bodems. Ook worden ze regelmatig teruggevonden in permafrost.

    In hun studie werken de wetenschappers met heel oude reuzenvirussen: de jongste was zo’n 27.000 jaar geleden in de permafrost vast komen te zitten en de oudste was datzelfde zelfs meer dan 48.500 jaar geleden overkomen. Voor alle reuzenvirussen in deze studie geldt bovendien dat ze nature amoeben infecteren. De onderzoekers duiden de virussen ook wel aan als ‘zombievirussen’; in de bevroren bodem valt er weinig voor deze virussen te halen en daarom gaan ze uit lijfsbehoud in een soort ‘winterslaap’. Maar wanneer de permafrost ontdooit, kunnen de virussen weer actief worden. En hoe! Want in hun studie beschrijven de wetenschappers hoe ze de virussen weer ‘wakker maakten’ en vervolgens een amoebe (behorende tot het geslacht Acanthamoeba) voorschotelden. Zelfs het oudste virus – dat meer dan 48.500 jaar in de diepe permafrost had doorgebracht – slaagde erin de amoebe te infecteren.

    Eerder onderzoek
    Het onderzoek volgt op een eerdere studie – uit 2014 – waarin wetenschappers een 30.000 jaar oud reuzenvirus uit de Siberische permafrost visten en wakker maakten. Het virus – dat de naam Pithovirus sibericum kreeg – slaagde er eveneens in om een amoebe te infecteren. Met de nieuwe studie gaan de onderzoekers in meerdere opzichten nog een paar stappen verder. Zo werken ze met nog oudere virussen en blijken ook die dus in staat te zijn om organismen te infecteren. Daarnaast werkten ze met 13 verschillende reuzenvirussen, behorende tot vijf verschillende geslachten, waarvan het leeuwendeel nog niet eerder vanuit de permafrost gereactiveerd is. Die verscheidenheid aan virussen is belangrijk, zo benadrukken de onderzoekers. Want hoewel er al veel onderzoeken zijn gedaan naar wat voor virussen er allemaal in permafrost te vinden zijn, zijn er tot op heden maar twee studies uitgevoerd waarin wetenschappers gepoogd hebben om de zombievirussen ook weer wakker te maken. En in die studies stonden ook slechts twee soorten virussen centraal. En zo is toch het idee ontstaan, aldus de onderzoekers, dat we door de bank genomen weinig van al die in permafrost aanwezige virussen te vrezen hebben. Maar niets is minder waar, zo bepleiten de onderzoekers nu op basis van hun studie waarin ze een veel breder scala aan zombievirussen onder de loep namen. “Uit de diversiteit onder deze virussen, die zowel qua hun structuur als hun manier van repliceren sterk verschillen, kan je redelijkerwijs wel afleiden dat er nog veel meer eukaryotische virussen zijn die onder vergelijkbare omstandigheden in staat zijn om een breed scala aan gastheren – dus niet alleen soorten behorende tot de Acanthamoeba – te infecteren. Genetische sporen van dergelijke virussen zijn eerder gedetecteerd in permafrost en sedimenten uit Arctische meren en daaronder bevinden zich ook ziekteverwekkers die het op mensen en gewervelden voorzien hebben, zoals pokkenvirussen, herpesvirussen en asfarvirussen. Hoewel deze in vergelijking met virussen die protozoa (zoals amoeben, red.) infecteren, wel minder goed vertegenwoordigd zijn.”

    Vervolgonderzoek en voorzichtigheid
    Meer onderzoek naar uit de permafrost ontwaakte virussen is dan ook hard nodig. Maar enige voorzichtigheid is daarbij vanzelfsprekend op zijn plaats. Zo kozen de onderzoekers er heel bewust voor om te werken met reuzenvirussen die alleen amoeben infecteren. Aangezien de laatste voorouder die wij met amoeben gemeen hadden, grofweg een miljard jaar geleden leefden, zijn de overeenkomsten tussen amoeben en mensen heel beperkt. “Die evolutionaire afstand van 1 miljard jaar is de best mogelijke bescherming tegen een onopzettelijke infectie van laboratoriummedewerkers,” zo schrijven de onderzoekers.

    Ze kanten zich daarmee tegelijkertijd fel tegen onderzoeken waarbij gepoogd wordt om prehistorische virussen die het op veel nauwer aan ons verwante soorten voorzien hebben, tot leven te wekken. Je kunt dan denken aan virussen die tienduizenden jaren geleden mammoeten of wolharige neushoorns of prehistorische paarden infecteerden en nu samen met hun gastheren in permafrost zitten opgesloten. Dergelijk onderzoek is geen toekomstmuziek; Russische onderzoeksteams zijn voornemens virussen uit bijvoorbeeld goed bewaard gebleven mammoeten te halen, met het doel deze te reactiveren. En hoewel dat ook een manier is om meer te weten te komen over waartoe in permafrost opgeslagen virussen anno 2023 tot in staat zijn, is het volgens de onderzoekers gevaarlijk. Want de kans dat een virus dat mammoeten kan infecteren ook mensen kan infecteren, is een stuk groter dan de kans dat een virus dat amoeben infecteert het ook op mensen voorzien heeft. Daarnaast zijn dergelijke studies eigenlijk onnodig, zo stellen de onderzoekers. “Want wij geloven dat onze resultaten met virussen die Acanthamoeba infecteren, geëxtrapoleerd kunnen worden naar veel andere DNA-virussen die in staat zijn om mensen of dieren te infecteren.” Kortom: het feit dat een breed scala aan virussen die tienduizenden jaren geleden amoeben infecteerden na uit de permafrost ontwaakt te zijn, gewoon weer verder gaan waar ze tienduizenden jaren geleden gebleven waren, wijst er reeds sterk op dat ook virussen die wel gevaarlijk zijn voor zoogdieren (waaronder mensen) waarschijnlijk tot hetzelfde in staat zijn.

    Het is slecht nieuws. “Het is dus waarschijnlijk dat oud permafrost deze onbekende virussen los zal laten wanneer het ontdooit.” Tegelijkertijd zijn er echter ook nog veel vragen. “Hoelang deze virussen – nadat ze aan de buitenwereld (en dus UV-licht, zuurstof, warmte) zijn blootgesteld – in staat blijven tot infectie is onduidelijk.” Ook is lastig in te schatten hoe groot de kans is dat de virussen na hun vrijlating uit de bevroren bodem tijdig op een geschikte gastheer stuiten. “Maar die kans lijkt door klimaatverandering wel te groeien,” merken de onderzoekers op. “Doordat permafrost versneld afsmelt en meer mensen – in het kielzog van industriële bedrijven – het Arctisch gebied zullen gaan bevolken.”

    Behalve virussen kan smeltend permafrost ook kernafval vrijgeven. Lees er hier meer over.

    Bronmateriaal

    "An Update on Eukaryotic Viruses Revived from Ancient Permafrost" - Viruses
    Afbeelding bovenaan dit artikel: ICTV International Committee on Taxonomy of Viruses via Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

    Fout gevonden?

    VanafHier.nl

    Een community van  

    Voor jou geselecteerd