Under hela planetens historia har människor samexisterat med bakterier och virus. Vi letade efter sätt att motstå bubonic pest och koppar, och som svar de letade efter sätt att infektera oss. Vi har använt antibiotika i nästan hundra år sedan Alexander Fleming upptäckte penicillin. Som svar har bakterierna utvecklat antibiotikaresistens. Det är inget slut på striden. Vi tillbringar så mycket tid med patogener att vi svänger på att stubba varandra. Men vad händer om vi plötsligt stöter på dödliga bakterier och virus som inte har stött på i tusentals år eller aldrig har sett?
Kanske kommer vi snart att ta reda på det. Klimatförändringarna resulterar i smältning av permafrostjord som har frusits i tusentals år, och när jorden smälter uppstår antika virus och bakterier som kommer till liv och återgår till livet.
I augusti 2016, i ett avlägset hörn av den sibiriska tundran, på Yamal-halvön, dog en 12-årig pojke och minst tjugo personer inlagd på sjukhus efter att ha fått ett anthrax.
Det har föreslagits att för mer än 75 år sedan dog ett hjort infekterat med mjältbrand och dess frysta skelett fångades under ett lager av frusen jord, under permafrost. Han stannade kvar där till sommaren 2016, då permafrosten tinade på grund av intensiv värme. Därmed släppte hon liken av en hjort och en miltbrandinfektion i närmaste vatten och jord, och sedan i matförsörjningen. Människor är hotade.
Det läskiga är att detta inte kan vara en isolerad incident.
Jorden värmer upp och tinar mer permafrost. Under normala förhållanden tinar ytlagren av permafrost, cirka 50 centimeter djup, varje sommar. Men global uppvärmning avslöjar gradvis gamla permafrostlager.
Kampanjvideo:
Fryst perennjord är en idealisk plats för bakterier att hålla sig vid liv under långa perioder, kanske miljoner år. Detta innebär att smältande is potentiellt kan öppna en Pandoras låda med sjukdomar.
Temperaturerna i polcirkeln stiger snabbt, ungefär tre gånger snabbare än resten av världen. Andra smittämnen kan också komma ut.
"Permafrost är en utmärkt innehavare av bakterier och virus eftersom det är kallt, mörkt och saknar syre," säger evolutionsbiologen Jean-Michel Claverie från Aix-Marseille University i Frankrike. "Patogena virus som kan infektera djur och växter kan ha lagrats i gamla permafrostlager av jord, inklusive de som tidigare orsakat globala epidemier."
Bara i början av 1900-talet dog mer än en miljon ren av miltbrand. I norr är det inte lätt att gräva djupa gravar, så de flesta av dessa slaktkroppar begravdes nära ytan, i 7000 spridda gravar i norra Ryssland.
Vad mer kan gömas under den frysta marken?
Människor och djur har begravts i permafrosten i hundratals år, så det är möjligt att andra smittämnen också kan komma ut. Till exempel har forskare hittat fragment av RNA från det spanska influensaviruset i lik som massivt begravdes i Alaskan-tundran. Smittkoppor och bubbelpest begravs också i Sibirien. I en studie från 2011 skrev Boris Revich och Marina Podolnaya: "Som ett resultat av smältningen av permafrost kan vektorer av dödliga infektioner på 1700- och 1800-talet komma tillbaka, särskilt nära kyrkogårdar där offren för dessa infektioner begravdes."
På 1890-talet ägde en allvarlig koppoxepidemi upp i Sibirien. En stad tappade upp till 40% av befolkningen. Kropparna begravdes under det övre skiktet av permafrost vid Kolyma-floden. Efter 120 år började översvämningarna av Kolyma-floden att erodera bankerna, och smälten av permafrosten påskyndade denna erosionsprocess.
I ett projekt som började på 1990-talet studerade forskare från State Scientific Center for Virology and Biotechnology i Novosibirsk resterna av stenåldern som finns i södra Sibirien, i Altai-regionen. De studerade också prover från liken av människor som dog under virusepidemier under 1800-talet och begravdes i Rysslands permafrost.
Forskare säger att de har hittat kroppar med magsår som är karakteristiska för koppar. Även om de inte hittade kopparnas virus i sig, hittade de DNA-fragment.
Naturligtvis är detta inte första gången bakterier som fryss i is återupplivas.
I en studie 2005 fick NASA-forskare framgångsrikt återupplivade bakterier som fångats i ett fryst damm i Alaska i 32 000 år. En mikrob kallad Carnobacterium pleistocenum har frusits sedan Pleistocen, då ulla mammuter fortfarande strömmade över jorden. Så snart isen smälte började de simma igen som om ingenting hade hänt.
Två år senare kunde forskare återuppliva en 8 miljon år gammal bakterie som sov i is under en glaciär i Beacon- och Mullins-dalarna i Antarktis. I samma studie utvanns bakterier från is som är mer än 100 000 år gamla.
Men inte alla bakterier kan återupplivas efter att de är frusna i permafrost. Mältbrandbakterierna kan göra detta eftersom de bildar extremt hårdiga sporer som kan leva frysta under mycket lång tid.
Andra bakterier som kan bilda sporer och därmed överleva i permafrost inkluderar stivkramp och Clostridium botulinum, som är ansvarig för botulism, en sällsynt sjukdom som kan orsaka förlamning och död. Vissa svampar kan också överleva i permafrost under lång tid.
Vissa virus kan också överleva under lång tid.
I en studie från 2014 återupplivade forskare under ledning av Claveri två virus som fångats i Sibiriens permafrost i 30 000 år. Kända som Pithovirus sibericum och Mollivirus sibericum, de anses vara "jättevirus" eftersom de, till skillnad från de flesta virus, är så stora att de kan ses under ett normalt mikroskop. De hittades på ett djup av 30 meter i kusttundran.
Virus blev smittsamma omedelbart efter väckelsen. Lyckligtvis för oss infekterar dessa speciella virus bara encelliga amebor. Men forskning tyder på att andra virus som kan smitta människor också kan återföds.
Den globala uppvärmningen behöver inte smälta permafrost för att utgöra ett hot. När den arktiska havsisen smälter blir den norra kusten i Sibirien lättare att nå via havet. Uppenbarligen blir dess industriella utveckling mer lönsam, inklusive utvinning av guld och mineraler, borrning av oljebrunnar och utvinning av naturgas.
"För tillfället är dessa områden tomma, och ingen berör de djupa lagren av permafrost," säger Claverie.”Men dessa forntida lager kan erhållas under grävning och borrning. Om livskraftiga virioner fortfarande bor där, kommer det att bli en katastrof."
Jättevirus kan vara de mest troliga syndarna i ett viralt utbrott.
"De flesta virus inaktiveras snabbt utanför värdcellerna på grund av ljus, uttorkning eller spontan biokemisk nedbrytning," säger Claverie.”Till exempel, om deras DNA är skadat och inte kan repareras, upphör virus att vara smittsamma. Bland de kända virusen är dock jättevirus vanligtvis mycket tuffa och beständiga."
Claverie säger att virus från de tidigaste människorna för att bebor i Arktis skulle kunna dyka upp. Vi kan till och med se virus av länge utrotade hominidarter som neandertalarna och Denisovans, som bosatte sig i Sibirien och utsattes för olika virussjukdomar. I Ryssland hittades resterna av neandertalarna 30-40 000 år gamla. Människor har bott där, varit sjuka och dött i tusentals år.
"Möjligheten att vi kan fånga viruset från en lång utrotad neandertal antyder att idén att viruset kan" utrotas "från planeten är fel och ger oss en falsk känsla av säkerhet. Därför bör vaccinförsörjningen förvaras för fall.”
Sedan 2014 har Claverie analyserat DNA-innehåll i permafrost på jakt efter den genetiska signaturen för virus och bakterier som kan infektera människor. Han fann många bakterier som kan vara farliga för människor. Bakterier har DNA som kodar för virulensfaktorer: molekyler som patogena bakterier och virus producerar som ökar deras förmåga att infektera en värd.
Claveries team upptäckte också flera DNA-sekvenser som verkar ha kommit från virus, inklusive herpes. Men inga spår av smittkoppor har hittats ännu. Av uppenbara skäl försökte de inte återuppliva någon av patogenerna.
Det kan vara så att patogener, från vilka människor redan har blivit vana, kan manifestera sig på andra platser, och inte bara från is eller permafrost.
I februari 2017 sade NASA-forskare att de hade hittat mikrober 10-50 000 år gamla i kristaller i en mexikansk gruva. Dessa bakterier låg i Cave of Crystals, en del av en gruva i Naiza i norra Mexiko. Grottan innehåller många mjölkaktiga vita kristaller av mineralen selenit, som har bildats under hundratusentals år.
Bakterierna fångades i små, flytande fickor med kristaller, men så snart de togs ut återupplivades de och började föröka sig. Dessa mikrober är genetiskt unika och kan mycket väl vara nya arter, men forskare har ännu inte publicerat sitt arbete.
Även äldre bakterier hittades i Lechugilla Cave i New Mexico, 300 meter under jord. Dessa mikrober har inte sett ytan på över 4 miljoner år. Grottan har aldrig sett solljus och har isolerats i 10.000 år från ytvatten.
Trots detta visade bakterierna sig på något sätt vara resistenta mot 18 typer av antibiotika, inklusive läkemedel som ansågs vara det "sista hinderet" i kampen mot infektioner. I en studie publicerad i december 2016 fann forskare att bakterierna känd som Paenibacillus sp. LC231 var resistent mot 70% antibiotika.
Eftersom bakterierna var helt isolerade i grottan under fyra miljoner år kom de inte i kontakt med människor eller antibiotika som vi använder för att behandla infektioner. Det visar sig att deras resistens mot antibiotika framträdde på något sätt annorlunda.
Forskare tror att bakterier som inte skadar människor, bland många andra, utvecklar naturlig antibiotikaresistens. Det vill säga, just detta antibiotikaresistens har funnits i miljoner eller till och med miljarder år.
Uppenbarligen kunde en sådan antibiotikaresistens inte utvecklas i kliniken under användning av antibiotika.
Anledningen till detta är att många typer av svampar och till och med andra bakterier naturligt producerar antibiotika för att få en konkurrensfördel jämfört med andra mikrober. Så här upptäckte Fleming först penicillin: bakterierna i petriskålen dog efter att ha förorenats med antibiotikaproducerande mögel.
I grottor där mat är knapp, måste organismer vara hänsynslösa om de vill överleva. Bakterier som Paenibacillus kan ha varit tvungna att utveckla antibiotikaresistens för att undvika dödsfall från konkurrerande organismer.
Detta förklarar varför bakterier endast är resistenta mot naturliga antibiotika som kommer från bakterier och svampar och utgör cirka 99,9% av alla antibiotika vi använder. Bakterier har aldrig stött på konstgjorda antibiotika, så de har ingen resistens mot dem.
"Vårt arbete och andras arbete visar att antibiotikaresistens inte är något nytt", säger mikrobiologen Hazel Barton vid University of Akron, Ohio, som ledde studien.”Våra organismer har isolerats från ytarter i 4-7 miljoner år, men motståndskraften de har är genetiskt identisk med den som finns i ytarter. Detta innebär att dessa gener är minst lika gamla och inte dyker upp eftersom människor började använda antibiotikabehandling."
Även om Paenibacillis inte är skadligt för människor, kan det i teorin överföra sitt antibiotikaresistens till andra patogener. Men eftersom det är isolerat under 400 meter med berg, verkar detta osannolikt.
Icke desto mindre är naturlig antibiotikaresistens mot antibiotika troligtvis så utbredd att många av de bakterier som kommer från smältpermafrosten redan kan ha den. Till stöd för detta, i en studie från 2011, extraherade forskare DNA från bakterier som hittades i 30 000 år gammal permafrost i Beringhavet. De fann gener som kodar resistens mot beta-laktam, tetracyklin och glykopeptidantibiotika.
Är det värt att oroa sig?
Det tros att risken för uppkomsten av patogena mikrober från permafrosten i sig är okunnig, så det finns ingen anledning att oroa sig. Istället måste vi fokusera på de mer tydliga hoten från klimatförändringar. När jorden värms upp kan till exempel nordliga länder bli mer mottagliga för utbrott av "södra" sjukdomar som malaria, kolera och dengue, eftersom deras patogener trivs i värmen.
Det finns också en åsikt att vi inte borde ignorera riskerna när vi inte kan kvantifiera dem.
"Det finns en chans utan noll att patogena mikrober kan återuppstå och smitta oss," säger Claverie.”Hur troligt det är är ännu inte känt, men det är troligt. Kanske kan dessa bakterier botas med antibiotika, resistenta bakterier, ett virus. Om patogenen inte har varit i kontakt med människor på länge är immunsystemet inte klart. Så det finns fara."
ILYA KHEL