凍結環境における病原微生物
Pathogens which may re-emerge as ancient ice/permafrost is lost
永久凍土で発見された古代の細菌は、驚くほど多様な抗生物質耐性遺伝子（赤）を有しています。しかし、その耐性能力は、同じ地域に生息する現代の細菌（黒）よりも一般的に低いです。[1]

地球上では、永久凍土や氷河などの凍結環境は、通常の分解が起こらないほど低温であるため、物品を保存する能力があることが知られています。このため、これらは考古学的遺物や先史時代の化石の貴重な情報源となりますが、同時に、古代の有機物が最終的に解凍されると、特定のリスクが生じることも意味します。最も研究されているリスクは、そのような有機物が分解されて大量の二酸化炭素とメタンが放出され、顕著な気候変動のフィードバックとして機能するというものです。しかし、一部の科学者は、代謝休眠状態の 細菌や原生生物、さらに常に代謝不活性なウイルスが解凍を生き延びて、人間を直接脅かしたり、人間の幸福に重要な動物や植物種に影響を及ぼす可能性についても懸念を表明しています。

2023年の時点で、土壌で冬眠する能力で長らく知られている病原体である炭疽菌の再出現が少なくとも1回記録されています。また、凍結環境で発見された真に新しい微生物が研究者によって正常に復活したり、最近解凍された環境で生きたまま発見されたりした例もいくつかあります。これまでのところ、大部分はアメーバにのみ影響を及ぼし、人間や作物に危険をもたらすものは知られていません。すでに研究されている病原体のうち、少なくとも1つの炭疽菌の発生は、数十年前の感染した死肉の解凍に関連付けられていますが、インフルエンザと天然痘の病原体のサンプルは、実験室環境でさえ解凍に耐えることができませんでした。一部の研究者はまた、古代と現代の細菌の間で水平遺伝子伝播の可能性と、それが抗生物質耐性の問題を悪化させるリスクについて警鐘を鳴らしています。同時に、他の科学者はこれらの懸念は誇張されていると考え、古代の微生物が今日違いをもたらす可能性は低いと主張しています。

このテーマに関する研究のタイムライン

20世紀

ヨハン・フルティンは20世紀に、アラスカ州ブレヴィグ・ミッションでパンデミック犠牲者の冷凍遺体から発見した1918年インフルエンザウイルスの培養を何度も試みました。しかし、いずれの試みも失敗に終わり、インフルエンザウイルスは凍結後の解凍後も生存できないことが示唆されました。1990年代には、他の科学者たちが肺炎を引き起こす細菌や天然痘ウイルスの培養を試みましたが、いずれも失敗に終わりました。[2]

1999

研究者グループは、最大14万年前のグリーンランドの氷床コアから、潜在的に生存可能な微小な真菌とトマトモザイクウイルスのRNAを抽出することに成功しました。 [3] [4]

2004

氷の融解により、ウイルスに加え、真菌や細菌などを含む微生物が毎年10 17～ 10 21個放出され、多くの場合直接海に流れ込んでいると推定されています。この推定を行った研究者によると、懸念されるのは、氷を介して輸送され、融解後に病原菌のサイクルを再開する能力を持つウイルスのみです。

特に、ベシウイルス属のカリシウイルスは、その豊富な存在と、多くの魚類や鳥類の回遊性により高い感染率を招き得る海洋動物を宿主としていたことから、古代の氷河から拡散した可能性が最も高いと仮説が立てられました。カリシウイルスはヒトへの適応性が低く、感染例は感染したアザラシと密接に研究していた海洋生物学者によるものに限られています。しかしながら、エンテロウイルス（ポリオウイルス、エコーウイルス、コクサッキーウイルスを含むグループ）やインフルエンザAも、可能性は低いものの、依然として有力な候補と考えられていました。[5]

2005

1960年代、アメリカ陸軍工兵隊はアラスカ州でフォックストンネルを掘削し、トランスアラスカ・パイプラインシステムの建設に先立ち、永久凍土をより深く理解するための試験場として活用しました。2005年、このトンネルを再調査した科学者たちは、推定3万2000年前のカルノバクテリウム・プレイストセニウムの凍結細胞を発見しました。氷が溶けることで細胞は蘇り、古代の氷から「蘇った」生物の初めての記録例となりました。[6]カルノバクテリウム属の細菌はいずれもヒトに対して病原性を持つことは知られていませんが、冷蔵食品を腐敗させることが知られているものや、魚類に病気を引き起こす可能性のある種も存在します。[7]

2011

スウェーデンのウメオ大学が発行する学術誌「グローバル・ヘルス・アクション」に掲載されたロシア人科学者2名による論文は、20世紀初頭に炭疽菌で死亡した牛の古い埋葬地が解凍し、生存可能な病原体が再び出現する危険性があると警告していた。著者らは、当時ロシア北部には約13,885の牛埋葬地があり、そのかなりの部分が衛生基準を満たしておらず、地図やその他の記録が紛失しているものもあったと指摘している。[8]

2014

わずか700年前の凍結したカリブーの 糞の堆積物から、全く未知の植物ウイルスが復活しました。発見者らはこれを「古代カリブー糞関連ウイルス」（aCFV）と名付けました。科学者たちは、このウイルスを植物病原体の一般的なモデル種であるニコチアナ・ベンサミアナ（Nicotiana benthamiana）の組織に導入しました。aCFVは複製に成功しましたが、無症候性感染以上の症状を引き起こすことはできませんでした。研究者らによると、これはaCFVの元の宿主種とより現代の植物との間の遺伝的距離が大きいことを示唆しているか、あるいはベンサミアナが単にこの種にとって最適な宿主ではなかったことを示唆しています。[9]

2014年には、シベリアの永久凍土で、約3万年前の巨大ウイルス2種、ピソウイルス・シベリカム[10]とモリウイルス・シベリカム[11]が発見され、感染力を保持していました。他の巨大ゲノムを持つ巨大ウイルスと同様に、これらのウイルスはほとんどの細菌よりも大きく、アメーバ属の一種であるアカントアメーバ[11]などの微生物に感染するため、ヒトへのリスクはありません。

2016

ロシア北部のヤマル半島で炭疽菌の流行が発生しました。これは、75年前に死亡した感染したトナカイの死体が熱波で解凍されたことに起因していると考えられていました。2,000頭以上のトナカイが感染し、病気は人間にも広がり、流行が収束するまでに数十人が入院し、子供1人が死亡しました。[12]

2023

ジャン＝ミシェル・クラヴェリーの研究チームによって復活した古代のアメーバを食べるウイルスの一部。上から時計回りに：パンドラウイルス・エドマ、パンドラウイルス・マンモス、メガウイルス・マンモス、セドラトウイルス・レナ、ピソウイルス・マンモス、メガウイルス・マンモス、パックマンウイルス・ループス。[13]

2014年に2つの巨大ウイルスを復活させたフランスの研究チームは、さらに8種の古代アメーバ感染ウイルスの復活にも成功していた。これらのウイルスのうち4種は、パンドラウイルス科、セドラトウイルス科（ピトウイルス科に分類されることもある）、メガウイルス科、パックマンウイルス科（アスファルウイルス科）に属し、これまで永久凍土から復活した例はない。さらに、これらの科に属する5種が、すでに解凍された永久凍土から発見されたが、年代は不明である。復活した最古のウイルスは、48,500年前のパンドラウイルス・エドマであった。[13] [14]

現在の科学的理解

永久凍土から蘇った微生物が人類にとって重大な脅威となり得るかどうかについては、科学者の間で意見が分かれている。こうした「ゾンビウイルス」の蘇生実験を最も成功させたジャン＝ミシェル・クラヴェリー氏は、それらの公衆衛生への脅威は過小評価されていると考えている。自身の研究はアメーバ感染ウイルスに焦点を当てていたものの、この決定は利便性に加え、ウイルスの流出を避けるという理由も一部あったと述べ、他のウイルス種も感染力を維持するだろうと「合理的に推測できる」と述べている。[13] [14]ビルギッタ・エヴェンゴード教授は、永久凍土の融解によって、人類よりも古い微生物が最終的に発見され、それらに対する免疫は存在しないと主張した。同じインタビューでクラヴェリー氏は、古代の微生物がネアンデルタール人やマンモスの絶滅を引き起こした、あるいは一因となった可能性があり、それらが今も永久凍土に保存されている可能性さえ示唆していた。[15]一方、ブリティッシュコロンビア大学のウイルス学者カーティス・サトル氏は、「人々はすでに毎日何千ものウイルスを吸い込み、海で泳ぐたびに何十億ものウイルスを飲み込んでいる」と主張した。彼の見解では、凍結したウイルスが複製され、人類を脅かすほどの規模で循環する可能性は「科学的合理性の限界に達している」という。[16]

2016年のヤマル半島の流行を雪解けに伴う危険性の例として指摘する人がいる一方で、 [12]炭疽菌はヒトからヒトへ伝染する病原体ではなく、中世以来寒さを必要とせず土壌中で休眠状態を保つ能力があることが知られていたと主張する人もいる。[2]科学者の中には、フルティンが解凍したインフルエンザウイルスを復活させることができなかったこと、および他の研究者が肺炎を引き起こす細菌や天然痘ウイルスを復活させることに失敗したことは、温血宿主に適応した病原体が長期間の凍結に耐えられないことを示していると主張する人もいる。[2] [17]しかし、クラベリーの2023年の研究で復活したアメーバ感染ウイルスの多くは、「大量のマンモスの 毛」がある約27,000年前の遺跡から採取されたものであり、パックマンウイルス・ループスという種は、同年代のシベリアオオカミの死骸の腸から発見された。[13]

復活した細菌は、広域スペクトラムの抗生物質の影響を受け、全く新しい治療法を必要としないため、復活したウイルスよりも危険性が低いという見解には一定の合意がある。[13]しかし、永久凍土のサンプルから古代の抗生物質耐性遺伝子が発見されたため、完全に脆弱というわけでもない。永久凍土の細菌が少なくともある程度の耐性を示した抗生物質には、クロラムフェニコール、ストレプトマイシン、カナマイシン、ゲンタマイシン、テトラサイクリン、スペクチノマイシン、ネオマイシンなどがある。[18]一部の科学者は、本来無害な古代細菌から現代の病原体への新規抗生物質耐性配列の水平遺伝子伝播は、古代病原体の復活よりもはるかに現実的な脅威であると考えている。[19]一方、他の研究では、古代細菌の現代の抗生物質に対する耐性レベルは、その上にある活性層（解凍層）の現代細菌よりも低いことが示されており、[1]このリスクは他の土壌と比べて「それほど大きくない」ことを示唆している。[17]

オランダの多目的新興感染症観測所（VEO）の所長であるマリオン・クープマンス氏への2023年のインタビューによると、グリーンランドの潜在的に危険な場所を調査する研究者たちは、新たな発掘調査を開始せず、考古学者が既に調査する予定の場所のみを分析すること、現場では防護服を着用すること、研究室では高いBSL基準の下で作業することなど、予防措置を講じている。潜在的に危険な微生物が存在する場所が発見された場合、彼らはナーラッカースイスト（環境管理局）にその地域へのアクセスを遮断するよう勧告する権限を持っている。 [20]

参照

参考文献

  1. ^ ab Perron, Gabriel G.; Whyte, Lyle; Turnbaugh, Peter J.; Goordial, Jacqueline; Hanage, William P.; Dantas, Gautam; Desai, Michael M. Desai (2015年3月25日). 「古代北極の土壌から分離された細菌の機能的特徴づけ：現代の抗生物質に対する多様な耐性機構の解明」. PLOS ONE . 10 (3) e0069533. Bibcode :2015PLoSO..1069533P. doi : 10.1371/journal.pone.0069533 . PMC  4373940. PMID  25807523 .
  2. ^ abc Doucleff, Michaeleen. 「1918年のインフルエンザのようなゾンビウイルスは永久凍土で解凍されているのか？」NPR.org . 2023年4月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年4月4日閲覧。
  3. ^ Ma, Lijun; Catranis, Catharine M.; Starmer, William T.; Rogers, Scott O. (1999). 「古代極地氷床由来の菌類の復活と特徴づけ」. Mycologist . 13 (2): 70– 73. doi :10.1016/S0269-915X(99)80012-3.
  4. ^ ジョン・D・カステッロ;ロジャース、スコット・O。スターマー、ウィリアム・T.カトラニス、キャサリン M.マ、リジュン。バチャンド、ジョージ D.趙、英豪。スミス、ジェームス E. (1999)。 「古代氷河中のトマトモザイクトバモウイルスRNAの検出」。極地の生物学。22 (3): 207–212。書誌コード:1999PoBio..22..207C。土井：10.1007/s003000050411。S2CID  19202446。
  5. ^ Smith, AlvinW.; Skilling, Douglas E.; Castello, John D.; Rogers, Scott O. (2004-01-01). 「氷は病原性ヒトウイルスのリザーバーとなる：特にカリシウイルス、インフルエンザウイルス、エンテロウイルス」. Medical Hypotheses . 63 (4): 560– 566. doi :10.1016/j.mehy.2004.05.011. PMID  15324997.
  6. ^ Pikuta, EV (2005年1月1日). 「アラスカ州フォックストンネルの永久凍土から単離された、耐冷性・通性嫌気性菌であるCarnobacterium pleistocenium sp. nov.」International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology . 55 (1): 473– 478. doi : 10.1099/ijs.0.63384-0 . PMID  15653921.
  7. ^ Leisner, JJ; Laursen, BG; Prévost, H; Drider, D; Dalgaard, P (2007年9月). 「カルノバクテリウム：環境と食品へのプラスとマイナスの影響」FEMS Microbiology Reviews . 31 (5): 592– 613. doi :10.1111/j.1574-6976.2007.00080.x. PMC 2040187 . PMID  17696886. 
  8. ^ Revich, Boris A.; Podolnaya, Marina A. (2011年11月21日). 「永久凍土の融解は東シベリアの歴史的な牛の埋葬地を混乱させる可能性がある」. Global Health Action . 4 (1): 8482. doi : 10.3402/gha.v4i0.8482 . PMC 3222928. PMID  22114567 . 
  9. ^ Ng, Terry Fei Fan; Chen, Li-Fang; Zhou, Yanchen; Shapiro, Beth; Stiller, Mathias; Heintzman, Peter D.; Varsani, Arvind; Kondov, Nikola O.; Wong, Walt; Deng, Xutao; Andrews, Thomas D.; Moorman, Brian J.; Meulendyk, Thomas; MacKay, Glen; Gilbertson, Robert; Delwart, Eric (2014年10月27日). 「亜北極氷床由来の700年前のカリブーの糞便におけるウイルスゲノムの保存」. Proceedings of the National Academy of Sciences . 111 (47): 16842– 16847. Bibcode :2014PNAS..11116842N. doi : 10.1073/pnas.1410429111 . PMC 4250163 . PMID  25349412 . 
  10. ^ マシュー・ルジャンドル; ジュリア・バルトリ; リュボフ・シュマコワ; サンドラ・ジュディ; カリーヌ・ラバディ; アニー・アドレイ; マガリ・レスコ; オリヴィエ・ポアロ; リオネル・ベルトー; クリストフ・ブリュレー; ヨハン・クーテ (2014). 「パンドラウイルス形態を有する巨大イコサヘドラルDNAウイルスの3万年前の遠縁」.米国科学アカデミー紀要. 111 (11): 4274– 4279. Bibcode :2014PNAS..111.4274L. doi : 10.1073/pnas.1320670111 . JSTOR  23771019. PMC 3964051 . PMID  24591590。 
  11. ^ ab マシュー・ルジャンドル; オードリー・ラルティーグ; リオネル・ベルトー; サンドラ・ジュディ; ジュリア・バルトリ; マガリ・レスコ; ジャン＝マリー・アレンピック; クレア・ラムス; クリストフ・ブルレイ; カリーヌ・ラバディ; リュボフ・シュマコワ (2015). 「アカントアメーバに感染する3万年前の巨大ウイルス、モリウイルス・シベリカムの詳細な研究」.米国科学アカデミー紀要. 112 (38): E5327 – E5335 .書誌コード:2015PNAS..112E5327L. doi : 10.1073/pnas.1510795112 . JSTOR  26465169. PMC 4586845. PMID 26351664  .  
  12. ^ ab 「ロシアの炭疽菌感染症の発生は永久凍土の融解によるものと考えられる」NPR.org。2016年9月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年9月24日閲覧。
  13. ^ abcde アレンピック、ジャン＝マリー;ラルティーグ、オードリー。ゴンチャロフ、アルテミイ。グロッセ、グイド。シュトラウス、イェンス。チホノフ、アレクセイ N.。フェドロフ、アレクサンダーN。ポアロ、オリヴィエ。ルジャンドル、マチュー。サンティーニ、セバスチャン。アベルゲル、シャンタル。クラヴリー、ジャン＝ミシェル（2023年2月18日）。 「古代永久凍土から復活した真核生物ウイルスに関する最新情報」。ウイルス。15 (2): 564.土井: 10.3390/v15020564。PMC 9958942。PMID  36851778。 
  14. ^ ab Alund, Natalie Neysa (2023年3月9日). 「科学者ら、5万年近く凍結されていた『ゾンビウイルス』を復活」USA Today . 2023年4月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年4月23日閲覧。
  15. ^ Dewan, Pandora (2023年11月12日). 「科学者たちは地球の永久凍土から壊滅的な『ファクターX』が出現すると懸念している」. Newsweek . 2023年11月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年12月14日閲覧。
  16. ^ Yong, Ed (2014年3月3日). 「3万年前の氷床から蘇った巨大ウイルス」Nature . 2023年4月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年4月24日閲覧。
  17. ^ ab Wu, Rachel; Trubl, Gareth; Tas, Neslihan; Jansson, Janet K. (2022年4月15日). 「潜在的病原体リザーバーとしての永久凍土」. One Earth . 5 (4): 351– 360. Bibcode :2022OEart...5..351W. doi : 10.1016/j.oneear.2022.03.010 . S2CID  248208195.
  18. ^ Miner, Kimberley R.; D'Andrilli, Juliana; Mackelprang, Rachel; Edwards, Arwyn; Malaska, Michael J.; Waldrop, Mark P.; Miller, Charles E. (2021年9月30日). 「北極圏の永久凍土の劣化による新たな生物地球化学的リスク」. Nature Climate Change . 11 (1): 809– 819. Bibcode :2021NatCC..11..809M. doi :10.1038/s41558-021-01162-y. S2CID  238234156.
  19. ^ Sajjad, Wasim; Rafiq, Muhammad; Din, Ghufranud; Hasan, Fariha; Iqbal, Awais; Zada, Sahib; Ali, Barkat; Hayat, Muhammad; Irfan, Muhammad; Kang, Shichang (2020年9月15日). 「自然凍結世界に存在する不活性微生物およびレジストームの復活：現実か神話か？」Science of the Total Environment . 735 139275. Bibcode :2020ScTEn.73539275S. doi :10.1016/j.scitotenv.2020.139275. PMID  32480145. S2CID  219169932.
  20. ^ Cohen, Jon (2023). 「極寒の海に潜むもの？」 . Science . 381 (6665): 1406– 1407. Bibcode :2023Sci...381.1406C. doi :10.1126/science.adl0420. PMID :  37769079. S2CID:  263135356. 2023年10月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年10月26日閲覧。
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