Nguy cơ lan truyền virus tăng lên khi khí hậu ấm lên trong trầm tích hồ ở Bắc Cực cao

Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên Kỷ yếu của Hiệp hội Hoàng gia Bcác nhà nghiên cứu đã thực hiện phân tích mô hình gen và mô hình đồng gen kết hợp để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đối với nguy cơ lây lan của virus trong bối cảnh môi trường Bắc Cực đang thay đổi.

Nghiên cứu: Nguy cơ lan truyền do vi rút tăng lên khi biến đổi khí hậu trong trầm tích hồ ở Bắc Cực cao.  Tín dụng hình ảnh: Bernhard Staehli / Shutterstock
Nghiên cứu: Nguy cơ lan truyền do vi rút tăng lên khi biến đổi khí hậu trong trầm tích hồ ở Bắc Cực cao. Tín dụng hình ảnh: Bernhard Staehli / Shutterstock

Phổ ký chủ của vi rút rất đa dạng vì vi rút có thể lây nhiễm từ một số loài sang một số phyla của sinh vật. Khi đối đầu với vật chủ mới, một sinh vật virut có thể lây nhiễm sang vật chủ và lây truyền bền vững trong vật chủ mới, và quá trình này được gọi là lan truyền virus. Tuy nhiên, rủi ro lan truyền của virus không thể được định lượng một cách dễ dàng. Trong điều kiện môi trường biến đổi nhanh chóng do các biến đổi khí hậu, việc đánh giá rủi ro tràn là cần thiết và cần được điều tra thêm.

Về nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã thực hiện một phân tích đo lường để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu (sự nóng lên toàn cầu và dòng chảy của sông băng) đối với nguy cơ lan truyền của virus, nhấn mạnh đến hai môi trường địa phương, trầm tích hồ và các mẫu đất từ ​​hồ nước ngọt Hazen ở vùng Cao Bắc Cực.

Từ ngày 10 tháng 5 đến ngày 10 tháng 6 năm 2017, trầm tích và lõi đất đã được thu thập từ Hồ Hazen. Các mẫu lõi được ghép nối giữa hai môi trường này để tạo sự tương phản giữa các vị trí trầm tích và đất khi có thể. Các mẫu đất được lấy từ ba khu vực ở lòng sông khô cạn theo mùa của các nhánh sông, bờ phía bắc và thượng nguồn của hồ nước ngọt. Các mẫu trầm tích hồ tương ứng được phân tách thành các chế độ thủy văn dựa trên lượng dòng chảy theo mùa của chúng.

Các mẫu lõi được phân tích trình tự axit ribonucleic (RNA) và axit deoxyribonucleic (DNA) để tái tạo lại sinh quyển của hồ trong trầm tích và đất cũng như phạm vi vật chủ sinh vật nhân chuẩn của nó bằng cách sử dụng phương pháp đo lường và siêu dịch mã kết hợp. Mười hai thư viện (sáu thư viện cho RNA và DNA), hai thư viện cho mỗi vị trí lấy mẫu, đã được chuẩn bị và các thư viện được nhân rộng cho mỗi mẫu. Sau đó, rủi ro lan truyền của virus được ước tính dựa trên sự tương đồng giữa vật chủ nhân thực và cây phát sinh loài virus.

kết quả và thảo luận

Vi rút chiếm <1,0% các mẫu và các mẫu lõi chủ yếu bị chi phối bởi các sinh vật vi khuẩn (≥89%), với tỷ lệ eukaryote thấp (≤6,4%) trong gần như tất cả (11 trong số 12) mẫu. Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy vi rút nhân chuẩn, đại thực khuẩn và thậm chí cả các loài thực bào trong số các HSP của vi rút, và phân bố không đồng đều giữa bộ gen DNA (100%) và RNA (74%).

Phát hiện này rất bất ngờ vì sinh khối nấm vượt qua sinh khối vi khuẩn trong môi trường Bắc Cực, và các sinh vật eukaryote được coi là mục tiêu chính của virus RNA. Hầu hết các sinh vật vi rút nhân thực chủ yếu nhắm mục tiêu vào nấm và thực vật, với tỷ lệ dao động từ 62% đến 92%.

Các mô hình rủi ro tràn khác nhau đã được ghi nhận đối với trầm tích hồ và các mẫu đất. Khi lượng dòng chảy của sông băng tăng lên, rủi ro tràn vẫn ở mức cao nhưng đã giảm đối với các mẫu đất. Với sự gia tăng dòng chảy của sông băng, lực xói mòn của sông băng cũng sẽ tăng lên, vận chuyển các chất ở bờ sông và lòng sông vào hồ nước ngọt. Do đó, xói mòn sẽ loại bỏ mầm bệnh từ lớp đất mặt của môi trường và do đó làm giảm cơ hội tương tác giữa vi rút và vật chủ, tức là giảm nguy cơ lây lan vi rút.

Ngược lại, sự gia tăng lưu lượng dòng chảy của sông băng đối với trầm tích hồ làm tăng nguy cơ tràn đáng kể. Trong thời gian gần đây, hồ Hazen đã trải qua một sự thay đổi đáng kể về tốc độ bồi lắng từ năm 2007 trở đi so với tốc độ quan sát được trong 300 năm dương lịch qua. Dòng chảy gia tăng từ các sông băng sẽ thúc đẩy việc cung cấp trầm tích đến Hồ Bắc Cực cao và tăng cường độ đục có thể làm xáo trộn nước cơ bản thiếu độc đã được báo cáo trong các hồ sơ trước đây.

Sự thay đổi theo mùa về độ đục của cột nước có thể chia cắt môi trường sống của hồ hàng năm, hơn thế nữa kể từ năm 2007 trở đi. Sự phân mảnh môi trường sống của hồ có thể tạo ra các điều kiện lan tỏa thuận lợi dựa trên tác động của hệ số tiến hóa. Sự phân mảnh sẽ tạo ra rào cản dòng di truyền, làm tăng sự trôi dạt di truyền trong các quần thể hữu hạn và tăng tốc độ tiến hóa của virus và vật chủ.

Sự tăng tốc có thể dẫn đến sự đa dạng hóa của virus, như đã quan sát thấy trong sự gia tăng đa dạng β ở cấp độ họ virus. Nếu sự đa dạng hóa được kết hợp với các vectơ cầu nối như muỗi hệ thống trên cạn và / hoặc các loài xâm lấn trong các hồ chứa, nguy cơ lây lan của virus có thể tăng thêm.

Các trầm tích hồ có thể được coi là tài liệu lưu trữ môi trường vì chúng có thể duy trì chất liệu bộ gen của các loài thủy sinh theo thời gian, có khả năng ở mức độ thấp hơn, từ lưu vực thoát nước. Bất kể vị trí tương tác giữa vật chủ và vi rút, rủi ro lan truyền tăng lên khi khí hậu ấm lên đối với trầm tích hồ.

Nguyên sinh vật và động vật là những đối tượng dễ bị lây lan nhất, trong khi nấm và thực vật có tính nhạy cảm lan truyền thấp hơn, mặc dù vi rút nấm và thực vật có đại diện trong các mẫu. Các vật chủ bao gồm họ hàng của các vectơ truyền bệnh đã biết, chẳng hạn như Aedes aegypti (sốt vàng), Ixodes scapularisvà các mầm bệnh như Pseudogymnoascus destructans (hội chứng mũi trắng ở dơi), và Fusarium poae (sự héo úa của thực vật). Các phát hiện chỉ ra rằng sự lan tỏa có thể đã bắt đầu xảy ra.

Nhìn chung, kết quả nghiên cứu cho thấy nguy cơ lan truyền của virus tăng lên khi dòng chảy từ sông băng tan chảy, một đại diện cho sự thay đổi khí hậu. Nếu biến đổi khí hậu làm dịch chuyển phạm vi các loài vectơ vi rút tiềm ẩn và các ổ chứa về phía bắc, thì vùng Cao Bắc Cực có thể trở thành mảnh đất màu mỡ cho các đại dịch mới nổi.

Tham khảo tạp chí:

Lemieux A, Colby GA, Poulain AJ, Aris-Brosou S. (2022). Nguy cơ lây lan của vi rút tăng lên khi biến đổi khí hậu trong trầm tích hồ ở Bắc Cực. Kỷ yếu của Hiệp hội Hoàng gia B. doi: https://doi.org/10.1098/rspb.2022.1073 https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2022.1073


Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published.