Kryosfäärin muinaiset mikrobit ja niiden leviämismahdollisuus

Abstract

Mikrobeja tavataan joka puolella maapalloa, mukaan lukien kryösfäärissä, eli pysyvästi jäätyneissä paikoissa. Jää on myös erinomainen ympäristö mikrobien säilymiselle, ja se pystyykin säilyttämään mikrobit jopa miljoonia vuosia suhteellisen hyvässä kunnossa. Ilmastonmuutoksen seurauksena nämä jääalueet sulavat, ja vapauttavat niihin taltioituneita muinaisia mikrobeja, jotka voivat herätä henkiin ja levitä ympäristöön.

Tässä tutkielmassa keskitytään arkkeihin, bakteereihin, sieniin ja viruksiin. Nämä jäästä löydetyt mikrobit ja virukset ovat olleet hyvin monimuotoisia, ja ne ovat yleensä olleet psykrotolerantteja, eli kylmää sietäviä, ja iältään sadoista jopa miljooniin vuosiin. Jotkut ovat myös olleet antibiooteille resistenttejä tai patogeenisiä. Lisäksi osa lajeista on ollut myös tuntemattomia, tai lajistaan poikkeavia. Vähiten on löydetty arkkeja, joka voi johtua niiden luonnostaan vähäisestä määrästä jäänäytteissä, tai pintapuolisesta tutkimuksesta. Löydetyt virukset ovat olleet hyvin monimuotoisia, ja useita uusia lajeja on löydetty. Sienistä eniten on tavattu hiivoja, kun taas bakteereista runsaimmin on esiintynyt proteobakteereja, aktinobakteereja, ja firmikuutteja.

Muinaisten mikrobien tutkimusmenetelmät vaihtelevat, ja yleensä päämenetelminä käytetään soluviljelyä ja sekvensointia. Käytettävät alukkeet ovat usein universaalisia, ja DNA:n eristämisessä suositaan erilaisia kaupallisia pakkauksia. Tutkimuksessa kontaminaatio on suuri riski, sillä jäänäytteiden tutkimuskelpoinen solupitoisuus on hyvin pieni, ja kontaminoituu helposti nykyajan lajien DNA:lla. Siksi steriloinnista on huolehdittu erityisen hyvin, ja erilaisten mikrobimarkkerikantojen käyttö kontaminaation tunnistamisessa on suosittua.

Mikrobien leviämisellä voi olla useita seurauksia sekä bioottiseen, että abioottiseen ekosysteemiin. Patogeeniset mikrobit voivat aiheuttaa infektioita, joka voi johtaa epidemiaan. Lisäksi mikrobit voivat muuttaa populaatioiden alleelien tasapainoa, ja genomit voivat sekoittua keskenään. Ympäristön hiilikuorma lisääntyy, ravinteiden kierto voi kiihtyä, ja vesien happivarastot voivat vähentyä, mikä voi johtaa happikatoon. Näiden useiden seurausten takia on tärkeää tutkia muinaisia mikrobeja, ja etenkin patogeenisten mikrobien vuorovaikutusta eri isäntälajien kanssa, jotta voitaisiin pystyä ennakoimaan niiden eri toimintamekanismeja ja mahdollisten epidemioiden kulkua. Olisi tärkeää kehittää turvallisia tutkimuskäytäntöjä, ja varautua uhkaan esimerkiksi antibiooteilla, rokotteilla ja hyvällä tiedostamisella ja opetuksella.