خطر سرریز ویروسی با گرم شدن آب و هوا در رسوبات دریاچه های قطب شمال افزایش می یابد

پروتیست‌ها و حیوانات بیشتر مستعد ابتلا به سرریز بودند، در حالی که قارچ‌ها و گیاهان حساسیت کمتری به سرریز نشان دادند، اگرچه ویروس‌های قارچی و گیاهی در نمونه‌ها بیش از حد نشان داده شدند. میزبان شامل بستگان ناقلین بیماری شناخته شده مانند Aedes Aegypti (تب زرد)، Ixodes scapularisو عوامل بیماری زا مانند Pseudogymnoascus destructans (سندرم بینی سفید در بین خفاش ها) و Fusarium poae (پژمردگی گیاهان). یافته ها نشان داد که سرریزها ممکن است از قبل شروع شده باشند.

نمونه‌های هسته تحت آنالیز توالی‌یابی اسید ریبونوکلئیک (RNA) و اسید دی‌اکسی ریبونوکلئیک (DNA) قرار گرفتند تا ویروس کره دریاچه در رسوبات و خاک‌ها و محدوده میزبان‌های یوکاریوتی آن با استفاده از روش ترکیبی متاژنومیکس و متاترانسکریپتومیکس بازسازی شود. دوازده کتابخانه (هر کدام برای RNA و DNA)، دو کتابخانه برای هر محل نمونه‌برداری، تهیه شد و کتابخانه‌ها برای هر نمونه تکثیر شدند. پس از آن، خطرات سرریز ویروسی بر اساس همخوانی بین میزبان یوکاریوتی و درختان فیلوژنتیک ویروسی برآورد شد.

نتایج و بحث

در مقابل، افزایش حجم رواناب یخچال برای رسوبات دریاچه خطرات سرریز را به طور قابل توجهی افزایش داد. در زمان‌های اخیر، دریاچه هازن از سال 2007 به بعد در مقایسه با نرخ‌های مشاهده‌شده در طول 300 سال تقویمی گذشته، دستخوش تغییرات قابل‌توجهی در میزان رسوب‌گذاری شده است. افزایش رواناب از یخچال‌ها می‌تواند رسوبات را به دریاچه قطب شمال برساند و کدورت را افزایش دهد که می‌تواند آب پایه بدون اکسیژن گزارش شده در سوابق قبلی را مختل کند.

مرجع مجله:

این شتاب می تواند منجر به تنوع ویروس ها شود، همانطور که در افزایش تنوع β در سطح خانواده ویروسی مشاهده شد. اگر تنوع با ناقلان پل مانند پشه های سیستم زمینی و/یا گونه های مهاجم در مخازن ترکیب شود، خطرات سرریز ویروسی می تواند بیشتر افزایش یابد.

طیف میزبان ها برای ویروس ها بسیار متنوع است زیرا ویروس ها می توانند برخی از گونه ها را به چندین شاخه از موجودات آلوده کنند. در مواجهه با یک میزبان جدید، یک ارگانیسم ویروسی می تواند میزبان را آلوده کند و به طور پایدار در میزبان جدید منتقل شود، و این فرآیند به عنوان یک سرریز ویروسی شناخته می شود. با این حال، خطرات سرریز ویروسی را نمی توان به راحتی اندازه گیری کرد. در پرتو تغییرات سریع محیط‌ها به دلیل تغییرات آب و هوایی، ارزیابی ریسک سرریز ضروری است و نیاز به بررسی بیشتر دارد.

در مورد مطالعه

ویروس‌ها کمتر از 1.0 درصد از موارد را نشان می‌دهند، و نمونه‌های هسته عمدتاً توسط ارگانیسم‌های باکتریایی (≥89٪)، با نسبت یوکاریوتی پایین (≤6.4٪) در تقریباً همه (11 از 12) نمونه تحت سلطه بودند. این تیم، ویروس‌های یوکاریوتی، باکتریوفاژها و حتی گونه‌های ویروسوفاژ را در میان HSPهای ویروسی یافتند و به طور نابرابر بین ژنوم‌های DNA (100٪) و RNA (74٪) توزیع شدند.

الگوهای مختلف خطر سرریز برای رسوبات دریاچه و نمونه های خاک ذکر شد. با افزایش حجم رواناب یخچال های طبیعی، خطرات سرریز به طور مداوم بالا بود اما برای نمونه های خاک کاهش یافت. با افزایش رواناب یخبندان، نیروی فرسایش یخچال نیز افزایش می یابد و محتویات سواحل و بستر رودخانه را به دریاچه آب شیرین منتقل می کند. بنابراین، فرسایش پاتوژن ها را از خاک سطحی محیطی ریشه کن می کند و در نتیجه شانس تعامل ویروس- میزبان را کاهش می دهد، به عنوان مثال، خطر سرریزهای ویروسی را کاهش می دهد.

این یافته ها غیرمنتظره بود زیرا زیست توده قارچی از زیست توده باکتریایی در محیط قطب شمال پیشی می گیرد و موجودات یوکاریوتی به عنوان اهداف اصلی ویروس های RNA شناخته می شوند. بیشتر ارگانیسم‌های ویروسی یوکاریوتی عمدتاً قارچ‌ها و گیاهان را هدف قرار می‌دهند، با نسبت‌هایی بین 62 تا 92 درصد.

رسوبات دریاچه را می توان بایگانی محیطی در نظر گرفت زیرا آنها می توانند مواد ژنومی گونه های آبزی را در طول زمان، به طور بالقوه تا حد پایین تر، از حوضه زهکشی حفظ کنند. صرف نظر از محل فعل و انفعالات میزبان و ویروس، خطرات سرریز با گرم شدن آب و هوا برای رسوبات دریاچه افزایش می یابد.

در مطالعه حاضر، محققان با تأکید بر دو محیط محلی، رسوبات دریاچه، و نمونه‌های خاک از دریاچه آب شیرین Hazen در منطقه قطب شمال، یک تجزیه و تحلیل متاژنومیک برای ارزیابی تأثیر تغییرات آب و هوایی (گرمایش جهانی و رواناب یخچال‌های طبیعی) بر خطرات سرریز ویروسی انجام دادند.

در مطالعه اخیر منتشر شده در مجموعه مقالات انجمن سلطنتی Bمحققان یک تجزیه و تحلیل مدلسازی متاژنومی و کوفیلوژنتیک ترکیبی را برای ارزیابی تأثیر تغییرات آب و هوا بر خطرات سرریز ویروسی در زمینه یک محیط در حال تغییر در قطب شمال انجام دادند.

مطالعه: خطر سرریز ویروسی با تغییر آب و هوا در رسوبات دریاچه های قطب شمال افزایش می یابد.  اعتبار تصویر: Bernhard Staehli/Shutterstock
مطالعه: خطر سرریز ویروسی با تغییر آب و هوا در رسوبات دریاچه های قطب شمال افزایش می یابد. اعتبار تصویر: Bernhard Staehli/Shutterstock

Lemieux A، Colby GA، Poulain AJ، Aris-Brosou S. (2022). خطر سرریز ویروس با تغییر آب و هوا در رسوبات دریاچه های قطب شمال افزایش می یابد. مجموعه مقالات انجمن سلطنتی B. doi: https://doi.org/10.1098/rspb.2022.1073 https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2022.1073



منبع

تغییرات فصلی در کدورت ستون آب می تواند زیستگاه دریاچه را هر سال تکه تکه کند، بیشتر از سال 2007 به بعد. تکه تکه شدن زیستگاه دریاچه می تواند شرایط سرریز مطلوبی را بر اساس اثر تکامل همزمان ایجاد کند. تکه تکه شدن، موانع جریان ژنتیکی ایجاد می کند، رانش ژنتیکی را در جمعیت های محدود افزایش می دهد و باعث تسریع تکامل همزمان ویروس و میزبان می شود.

به طور کلی، یافته‌های مطالعه نشان داد که خطر سرریز ویروسی با رواناب از ذوب یخچال‌های طبیعی، که نماینده تغییرات آب و هوایی است، افزایش می‌یابد. اگر تغییرات آب و هوایی محدوده گونه‌ای ناقل‌ها و مخازن ویروسی بالقوه را به سمت شمال تغییر دهد، منطقه مرتفع قطب شمال می‌تواند به زمینی حاصلخیز برای همه‌گیری‌های در حال ظهور تبدیل شود.

بین 10 می و 10 ژوئن 2017، هسته های رسوب و خاک از دریاچه هازن جمع آوری شد. نمونه‌های هسته بین این دو محیط برای تضاد محل‌های رسوب و خاک در صورت امکان جفت شدند. نمونه‌های خاک از سه منطقه در بستر رودخانه‌های فصلی خشک شده سرشاخه‌ها، ساحل شمالی و بالادست دریاچه آب شیرین به‌دست آمد. نمونه های رسوب دریاچه مربوطه به رژیم های هیدرولوژیکی بر اساس حجم رواناب فصلی آنها جدا شد.