Microorganismos patógenos en ambientes congelados

En la Tierra, los entornos helados como el permafrost y los glaciares son conocidos por su capacidad para preservar elementos, ya que son demasiado fríos para que se produzca la descomposición ordinaria. Esto los convierte en una valiosa fuente de artefactos arqueológicos y fósiles prehistóricos , pero también significa que existen ciertos riesgos una vez que la materia orgánica antigua finalmente se somete a descongelación. El riesgo mejor estudiado es el de la descomposición de dicha materia orgánica que libera una cantidad sustancial de dióxido de carbono y metano , y actúa así como un notable efecto de retroalimentación del cambio climático . Sin embargo, algunos científicos también han expresado su preocupación por la posibilidad de que algunas bacterias y protistas metabólicamente inactivos , así como virus siempre metabólicamente inactivos , puedan sobrevivir al deshielo y amenazar directamente a los humanos o afectar a algunas de las especies animales o vegetales importantes para el bienestar humano.

Hasta 2023, se ha registrado al menos un resurgimiento del ántrax , un patógeno conocido desde hace mucho tiempo por su capacidad de hibernar en los suelos. También ha habido varios casos en los que los investigadores han logrado revivir con éxito microorganismos verdaderamente nuevos descubiertos en entornos congelados, o se han encontrado vivos en un entorno recientemente descongelado. Hasta ahora, la mayoría solo afectan a las amebas , y no se sabe que ninguno suponga un riesgo para los seres humanos o los cultivos . De los patógenos ya estudiados, al menos un brote de ántrax se ha relacionado con el deshielo de carroña infectada de hace décadas ; sin embargo, las muestras de patógenos de la gripe y la viruela no han sobrevivido al deshielo ni siquiera en condiciones de laboratorio . Algunos investigadores también han dado la voz de alarma sobre el potencial de transferencia horizontal de genes entre bacterias antiguas y modernas, y el riesgo de que pueda exacerbar el desafío de la resistencia a los antibióticos . Al mismo tiempo, otros científicos consideran que estas preocupaciones son exageradas y argumentan que es poco probable que los microorganismos antiguos marquen una diferencia en la actualidad.

Johan Hultin realizó múltiples intentos durante el siglo XX para cultivar el virus de la influenza de 1918 que encontró en los cadáveres congelados de las víctimas de la pandemia en la Misión Brevig en Alaska . Todos los intentos fracasaron, lo que sugirió que el virus de la influenza es incapaz de sobrevivir a la descongelación después de ser congelado. En la década de 1990, otros científicos intentaron revivir las bacterias que causan neumonía y el virus de la viruela , pero todos esos intentos también fueron infructuosos. ^[2]

Un grupo de investigadores logró extraer hongos microscópicos potencialmente viables , así como el ARN del virus del mosaico del tomate , de núcleos de hielo de Groenlandia de hasta 140.000 años de antigüedad. ^{[3] [4]}

Se estima que entre 10 ¹⁷ y 10 ²¹ microorganismos, desde hongos y bacterias hasta virus , ya se liberan cada año debido al deshielo, a menudo directamente en el océano . Según los investigadores responsables de esta estimación, solo los virus con una gran abundancia, capacidad de transportarse a través del hielo y capacidad de reanudar los ciclos de la enfermedad después del deshielo serían motivo de preocupación.

En particular, se planteó la hipótesis de que los calicivirus del género Vesivirus eran los más propensos a propagarse a partir del hielo antiguo, debido a su gran abundancia y al uso de animales oceánicos como huéspedes, donde la naturaleza migratoria de muchas especies de peces y aves podría permitir potencialmente una alta tasa de transmisión. Los calicivirus están mal adaptados a los humanos, y las únicas infecciones conocidas fueron de biólogos marinos que trabajaron estrechamente con focas infectadas . Sin embargo, los enterovirus (un grupo que incluye poliovirus , echovirus y virus Coxsackie ) e incluso la influenza A también se consideraron candidatos menos probables pero aún plausibles. ^[5]

En la década de 1960, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos había excavado el túnel Fox en Alaska , para proporcionar un buen campo de pruebas para comprender mejor el permafrost antes de la construcción del sistema de oleoducto Trans-Alaska . En 2005, los científicos que volvieron a visitar ese túnel descubrieron células congeladas de carnobacterium pleistocenium , con una edad estimada de 32.000 años. El derretimiento del hielo las había revivido, lo que resultó en el primer caso documentado de un organismo "que vuelve a la vida" a partir de hielo antiguo. ^[6] No se sabe que ninguna de las bacterias del género carnobacterium sea patógena para los humanos, aunque se sabe que algunas estropean los productos alimenticios refrigerados, y una especie puede causar enfermedades en los peces. ^[7]

Un artículo de dos científicos rusos publicado en Global Health Action , una revista publicada por la Universidad de Umeå en Suecia , había advertido sobre el riesgo de que los antiguos cementerios de ganado que habían muerto por ántrax a principios del siglo pasado pudieran descongelarse y provocar la reaparición del patógeno viable. Los autores señalaron que en ese momento, había alrededor de 13.885 cementerios de ganado en el norte de Rusia , una fracción sustancial de los cuales no cumplían con las normas sanitarias y algunos tenían sus mapas u otros registros faltantes. ^[8]

Un virus vegetal completamente desconocido fue revivido a partir de un depósito congelado de heces de caribú que tenía solo 700 años. Sus descubridores lo llamaron "virus asociado a las heces de caribú antiguo" (aCFV). Los científicos también introdujeron este virus en los tejidos de Nicotiana benthamiana , una especie modelo común para los patógenos de plantas. El aCFV se había replicado con éxito, pero no pudo causar más que una infección asintomática . Según los investigadores, esto sugiere que existe una gran distancia genética entre la especie huésped original del aCFV y las plantas más modernas, o que N. benthamiana simplemente era un huésped subóptimo para esta especie. ^[9]

También en 2014, se descubrieron en el permafrost siberiano dos especies de virus gigantes de unos 30.000 años de antigüedad , Pithovirus sibericum ^[10] y Mollivirus sibericum ^[11] , que conservaron su infectividad. Al igual que los demás virus gigantes con genomas grandes , son más grandes que la mayoría de las bacterias y no suponen ningún riesgo para los humanos, ya que infectan a otros microorganismos como Acanthamoeba , un género de amebas. ^[11]

En la región de la península de Yamal , en el norte de Rusia , se había producido un brote de ántrax que se creía relacionado con el cadáver infectado de un reno que había muerto 75 años antes y que se había descongelado tras una ola de calor . Más de 2.000 renos se habían infectado y la enfermedad se había propagado a los humanos, lo que provocó la hospitalización de docenas de personas y la muerte de un niño antes de que se pudiera contener el brote. ^[12]

El mismo equipo de investigadores franceses que estuvo detrás de la resurrección en 2014 de dos virus gigantes también había logrado revivir otras 8 especies virales antiguas que infectaban amebas. Cuatro de estas especies eran de las familias pandoravirus , cedratvirus (a veces clasificado como un subgrupo de pithovirus), megavirus y pacmanvirus (parte de Asfarviridae ), que no habían sido revividas previamente del permafrost. Además, se encontraron cinco especies más de estas familias en permafrost ya descongelado, sin forma de determinar su edad. El virus revivido más antiguo fue un Pandoravirus yedoma de 48.500 años . ^{[13] [14]}

Los científicos no se ponen de acuerdo sobre si los microorganismos revividos del permafrost pueden suponer una amenaza importante para los seres humanos. Jean-Michel Claverie, que dirigió los intentos más exitosos de revivir estos "virus zombis", cree que la amenaza para la salud pública que suponen está subestimada y que, si bien su investigación se centró en los virus que infectan a las amebas, esta decisión estuvo motivada en parte por el deseo de evitar la propagación viral , así como por conveniencia, y "se puede inferir razonablemente" que otras especies virales también seguirían siendo infecciosas. ^{[13] [14]} Otra profesora, Birgitta Evengård, argumentó que el deshielo del permafrost acabaría descubriendo microorganismos más antiguos que la especie humana, y a los que no habría inmunidad preexistente. En la misma entrevista, Claverie incluso había sugerido que los microorganismos antiguos podrían haber causado o contribuido a la extinción de los neandertales o los mamuts, y que estos todavía podrían estar preservados en el permafrost. ^[15] Por otra parte, el virólogo de la Universidad de Columbia Británica Curtis Suttle sostuvo que “la gente ya inhala miles de virus cada día y traga miles de millones cada vez que nada en el mar”. En su opinión, las probabilidades de que un virus congelado se replique y luego circule en una medida suficiente como para amenazar a los humanos “lleva al límite la racionalidad científica”. ^[16]

Aunque algunos señalan el brote de la península de Yamal de 2016 como un ejemplo de los peligros asociados con el deshielo, ^[12] otros argumentan que el ántrax no es un patógeno que pueda propagarse de forma contagiosa entre humanos, y que es conocido por su capacidad de permanecer latente en el suelo desde la Edad Media , sin necesidad de frío para ello. ^[2] Algunos científicos han argumentado que la incapacidad de Hultin para revivir el virus de la gripe descongelado, así como el fracaso de otros investigadores para revivir las bacterias que causan neumonía o los virus de la viruela , muestran que los patógenos adaptados a los huéspedes de sangre caliente no pueden sobrevivir congelados durante un período prolongado de tiempo. ^{[2] [17]} Sin embargo, muchos de los virus que infectan amebas revividos en la investigación de Claverie de 2023 fueron tomados de un sitio de unos 27.000 años de antigüedad con "una gran cantidad de lana de mamut ", y una especie, Pacmanvirus lupus , se encontró en el intestino de un cadáver de lobo siberiano igualmente antiguo . ^[13]

Existe cierto consenso en que las bacterias revividas serían menos peligrosas que los virus revividos, ya que seguirían siendo afectadas por antibióticos de amplio espectro y no requerirían tratamientos completamente nuevos. ^[13] Sin embargo, tampoco serían completamente vulnerables, debido al descubrimiento de genes antiguos de resistencia a antibióticos en muestras de permafrost. Los antibióticos a los que las bacterias del permafrost han mostrado al menos cierta resistencia incluyen cloranfenicol , estreptomicina , kanamicina , gentamicina , tetraciclina , espectinomicina y neomicina . ^[18] Algunos científicos consideran que la transferencia horizontal de genes de nuevas secuencias de resistencia a antibióticos de bacterias antiguas inofensivas a patógenos modernos es una amenaza mucho más realista que un resurgimiento de un patógeno antiguo. ^[19] Al mismo tiempo, otros estudios muestran que los niveles de resistencia en bacterias antiguas a antibióticos modernos siguen siendo más bajos que en las bacterias contemporáneas de la capa activa (descongelada) sobre ellas, ^[1] lo que sugiere que este riesgo "no es mayor" que en cualquier otro suelo. ^[17]

Según una entrevista de 2023 con Marion Koopmans , directora del Observatorio Versátil de Enfermedades Infecciosas Emergentes (VEO) de los Países Bajos , las precauciones que toman los investigadores que estudian sitios potencialmente riesgosos en Groenlandia incluyen no iniciar nuevas excavaciones y analizar solo los lugares que ya iban a ser estudiados por los arqueólogos , usar equipo de protección mientras están en el campo y operar bajo altos estándares de BSL en el laboratorio. Si se descubre que un lugar alberga un microorganismo potencialmente peligroso, tienen la autoridad de avisar al Naalakkersuisut que cierre el acceso al área. ^[20]

• Psicrófilo
• Resistencia a los antibióticos