Gefährliche “Zombieviren” aus dem ewigen Eis?

Mikrobenzirkus-Kolumne im Februar 2024

Liebe Mikroben-Fans,

ich hoffe, dass es euch gut geht und ihr den ersten Monat im Jahr gut und gesund überstanden habt. Anfang Januar schwappte gleich die Schlagzeile „Arctic zombie viruses in Sibiria could spark terrifying new pandemic, scientists warn“ (Si apre in una nuova finestra)aus der Londoner Sonntagszeitung The ObserverHealth in die deutschen Medien, die mich als Mikrobiologin natürlich aufhorchen ließ, weil sie so gut zum Thema unseres aktuellen Science-Thrillers „TOXIN“ passte.

Der Genetiker Jean-Michael Claverie von der Universität Aix-Marseille warnte davor, dass uralte Viren, die im Permafrostboden in der Arktis-Region eingefroren sind, eines Tages durch die Erwärmung des Erdklimas freigesetzt und einen großen Krankheitsausbruch auslösen könnten. Diese Viren schlummern dort seit zehntausenden von Jahren in Überesten von Mammuts und Säbelzahntigern und könnten Tieren und Menschen heute immer noch gefährlich werden. Sie könnten sogar eine Pandemie auslösen –nicht durch eine für die Wissenschaft neue Krankheit, sondern durch Erreger aus der fernen Vergangenheit.

Das klingt nach Science-Fiction?

Wie gefährlich sind die “Zombieviren” oder andere Erreger aus dem tauenden Eis wirklich? Nehmen wir das Thema etwas auseinander…und vor allem die reißerische Bezeichnung Zombievirus in einer Überschrift. So etwas „liebe“ ich ja als Pressefrau besonders…;-)

Zu allererst eine gute Nachricht: Die sogenannten “Zombieviren” haben ihren Namen nicht deshalb, weil sie uns Menschen in Zombies verwandeln könnten. Diese „Methusalem-Viren“ sind selbst die Untoten, die seit prähistorischen Zeiten im Eis überdauern und wieder zum Leben erwachen können. Sie schlummern gut gekühlt im ewigen Eis und Gletschern, die man auch als Permafrostbezeichnet.

Natürliche Kühlschränke als Zeitkapseln

Permafrostböden kann man sich vorstellen, wie eine riesige, natürliche und dazu luftsichere Gefriertruhe. Ein Viertel der Landfläche der Nordhalbkugel ist dauerhaft gefroren, dazu gehören Alaska, Nordkanada, der Norden Europas und weite Teile Sibiriens. Sogar in Deutschland gibt es einen Ort an dem alpiner Permafrost vorkommt: die Zugspitze.
Namensgebend für diese Dauerfrostböden ist die Tatsache, dass die Temperaturen des Bodens in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Jahren unter null Grad Celsius liegt. Wie Beton stabilisiert der Permafrost den Untergrund – bis circa 1,6 Kilometer reicht der Dauerfrost zum Beispiel in Sibirien ins Erdinnere. Der perfekte Ort zum Konservieren, kalt, frei von Sauerstoff und Licht.

BU: Permafrost in Alaska (Shutterstock)

In Permafrostböden sind deshalb gigantische Mengen organischen Materials, hauptsächlich abgestorbene Pflanzenreste eingeschlossen – aber auch beispielsweise noch ganze Mammuts zu finden – nicht nur in Form von Knochen, sondern komplett - mit konservierten Haaren, Gewebe und Blut.

Mumifizierte Karibus wie in unserem Sciencethriller „Toxin“ oder dieses kleine Mammut (42.000 Jahre alt) im Permafrostboden in Sibirien sind gar nicht so selten…

Schaut mal vorbei beim spannenden Insta-Account der Geologin Katherine Parsons unter kati.digs.dinos.

Das ewige Eis taut

Viele der arktischen Eisschichten bestehen schon seit der letzten Eiszeit. Taut es, drohen Felsstürze, Schlammlawinen, Gletscher lösen sich auf, Gebäude, Eisenbahnstrecken, Landepisten und Straßen verlieren ihren Halt und sacken ab. Thermokarst nennt man diese Verformungen im Gefolge des Auftauens. 2023 war das wärmste Jahr (Si apre in una nuova finestra) der bisherigen Messgeschichte.

Durch steigende Temperaturen und Hitzewellen im Sommer infolge des Klimawandels taut der Permafrostboden auf. Die bislang eingefrorenen Mikroorganismen z.B. Bakterien und Viren werden aktiv und fangen an, sich das organische Material auf diesem „reich gedeckten Büffet“ zu zersetzen. Dabei gelangen Treibhausgase wie Lachgas, Methan und Kohlendoxid in die Atmosphäre.
Wenn der Klimawandel weiterhin so rasant voranschreitet und die Erderwärmung nicht auf ein Minimum begrenzt werden kann, könnten 75 Prozent der Permafrostböden noch in diesem Jahrhundert verschwinden - laut Experten vom Alfred-Wegener-Institut Bremerhaven. Dann erwachen uralte Bakterien und Viren aus ihrem Dornröschenschlaf…

Jahrtausende alte Mikroorganismen noch funktionsfähig

Ein realer Vorfall aus dem Jahre 2016 setzte damals unsere Thriller-Idee für „TOXIN“ in Gang. In einem heißen Sommer gab der Permafrost auf der Jamal-Halbinsel in Nordsibirien mit Anthrax verseuchte Rentierkadaver frei, die bei einer historischen Milzbrandseuche um 1945 eingegangen waren. Ein zwölfjähriger Junge verstarb an der Krankheit, mehr als 70 Menschen kamen in eine Klinik und mehr als 200.000 Rentiere mussten getötet werden.

Wie real ist nun die Gefahr, dass der Klimawandel der Menschheit Krankheiten wiederbringt, die längst ausgerottet schienen?

Analysen von Bohrkernen, von Fossilien und deren DNA brachten schon eine ganze Reihe urzeitlicher Viren, Bakterien und andere Kleinstlebewesen ans Tageslicht. Forschende haben schon knapp 50.000 Jahre alte Viren (Si apre in una nuova finestra) aus dem Permafrost „wiederbelebt“ oder 24.000 Jahre alte Rädertierchen (Si apre in una nuova finestra) aufgeweckt. Zuletzt wurden auch 14.000 Jahre alte Fadenwürmer (Si apre in una nuova finestra)n „reanimiert“.

Jahrtausende alte Viren können sogar noch infektiös sein.
Der im „Observer“ genannte Wissenschaftler Jean-Michel Claverie ist kein unbekannter „Virenjäger“ im ewigen Eis. Er hat selbst mit seinem Forschungsteam um Jean-Marie Alempic im Jahr 2014 zum ersten Mal lebende Viren aus dem Permafrost Sibiriens freigelegt und gezeigt, dass sie immer noch einzellige Organismen infizieren können. Das waren zwar nur Amöben, die infiziert wurden, „das heißt aber nicht, dass andere Viren, die im Permafrost eingefroren sind, nicht möglicherweise Krankheiten bei Menschen auslösen könnten“, so Claverie im Observer.

Pocken- und Herpesviren

Eine weitere Studie des französischen Teams zu 13 unbekannten Viren aus dem Eis folgte in einer Prepint*-Studie auf bioRxiv (Si apre in una nuova finestra) (Vorab-Studie, noch ohne wissenschaftliches Begutachtungsverfahren einer Fachzeitschrift) unter Beteiligung des AWI in Bremerhaven. Darunter Spuren von Pocken- und Herpesviren. Die älteste Probe war fast 48.500 Jahre alt und trägt den Namen Pandoravirus yedoma und ist so groß, dass man es schon mit einem normalen Lichtmikroskop nachweisen kann. Insgesamt ist die Forschungslage aber noch etwas dünn.

BU: Ein koloriertes Elektronenmikroskop-Bild eines Pandoravirus, eines Riesenvirus, das im sibirischen Permafrost gefunden wurde.
Image courtesy of Chantal Abergel / Jean-Michel Claverie] Created by Digital Micrograph, Gatan Inc.

Noch etwas höher ist die Gefahr bei Erregern, die schon Menschen infiziert haben und jetzt mit aufgetauten menschlichen Leichen aus dem Permafrost wiederauftauchen. Beispielhaft seien hier Viren der Spanischen Grippe genannt, die man bei einer verstorbenen Frau einer indigenen Volksgruppe fand, die einhundert Jahre in einem Massengrab in einem abgelegenen Inuit-Dorf in der Nähe der Brevig Mission lag.

„Das Szenario, dass ein unbekanntes Virus, welches einst einen Neandertaler infiziert hat, zurückkehrt, ist zu einer realen, wenn auch unwahrscheinlichen Möglichkeit geworden.”
(Jean-Michel Claverie, Universität Aix-Marseille)

Das Problem, was Claverie hier sieht: Wenn sich ein Virus lange Zeit im Eis verbirgt, mit dem wir seit Tausenden von Jahren nicht in Berührung gekommen sind, könnte es sein, dass unsere Immunabwehr nicht ausreicht. Denn die Strukturen solch alter Viren ähnelt keiner, gegen die die heutige Menschheit eine Immunität entwickelt und wir könnten auf keine vorhandenen Medikamente zurückgreifen. Für jedes neue Virus aus dem Permafrost müssten demnach passende Therapien und Impfstoffe entwickelt werden, die nicht sofort verfügbar wären, wie die Covid-19-Pandemie gezeigt hat.

Bakterien überdauern den Tiefschlaf im Eis besser

Widerstandsfähiger und damit potenziell gefährlicher als Viren aus dem ewigen Eis sind bakterielle Erreger.
Bestimmte Bakterien, wie, der im Thriller „TOXIN“ verwendete Milzbranderreger Bacillus anthracis, können mit ihren Sporen im Boden überdauern. Wissenschaftler*innen entdeckten in Jakutien im Norden Sibiriens Mikroorganismen in Schichten, die sie auf ein Alter von mehr als drei Millionen Jahren schätzten. Diesen bakteriellen Erregern kann man allerdings mit heutigen Antibiotika meist gut Einhalt gebieten.

BU: Der Erreger des Milzbrandes Bacillus anthracis (Shutterstock)

Gefahren durch Minen, Ölbohrungen und Schiffsverkehr

Eine Gefahr sehen die Forschenden eher von einer ganz anderen Seit: das Verschwinden des arktischen Meereises und des Permafrostes verändern die Landnutzung, führen zu mehr Schifffahrt und dem Bau von Minen und Ölbohrungen. Und dies wäre nicht das erste Mal, dass Epidemien so ausgelöst werden, wenn Menschen in vorher unbesiedelte Gebiete vordringen, so Marion Koopmann, Virologin am Medical Center in Rotterdam.

Gemeinsam mit anderen Wissenschaftler*innen arbeiten die Forscher deshalb an einem Überwachungsnetzwerk und Quarantäneeinrichtungen. So sollen schon sehr früh Fälle von Infektionen bemerkt, vor Ort behandelt und sofort eingedämmt werden.
So wäre man am besten auf die Möglichkeit neu auftretender Krankheiten vorbereitet. Einig sind sich die Expertenkreise auch darüber, dass noch weitere Forschung nötig ist, um herauszufinden, welche potenziellen Gefahren sich noch im ewigen Eis im Tiefschlaf befinden. Buchstäblich auf Eis gelegt sind leider auch einige Forschungsprojekte in Sibirien aufgrund des russischen Angriffskrieges.

Eine Möglichkeit existiert noch, um die Risiken zu minimieren und alle Probleme wie eine Wunderwaffe auf einmal lösen: nämlich die Klimaerwärmung schnellstens einzudämmen.

Für die Leser*innen von TOXIN hier noch ein besonderer Tipp:

Der im Thriller erwähnte Permafrosttunnel in Fairbanks, in dem Gereon und Airi ihren verloren gegangene Anthrax-Stamm wiederentdecken, existiert auch in der Realität. Der Fox-Permafrost-Tunnel ist ein Relikt des Kalten Krieges, wurde 1963 als Eisbunker gebaut und untersteht noch heute der Armeeabteilung Cold Regions Research and Engineering Laboratory (CRREL), die dort wissenschaftliche Studien zum schwindenden Permafrost durchführt. Im Tunnel kann man in den geführten Besuchertouren durch die gefrorenen Schichten sozusagen bis ins Pleistozän hinabsteigen. Man findet hier Reste von Mammuts, Karibus, Gräsern, über 30.000 Jahre alte Bakterien - eine Reise in die Zeitgeschichte der Erde. Spannend!
Und ihr könnt das hier gleich virtuell erleben unter folgendem Link in den Link:

Permafrost- Tunnel- Projekt: Webseite und virtuelle Tour sind zu finden unter: Permafrost ( (Si apre in una nuova finestra)osu.edu (Si apre in una nuova finestra)) (Si apre in una nuova finestra)

(Si apre in una nuova finestra)

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Für die Schreibinteressierten:

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Das war es für heute!

Ich wünsche euch einen tollen Februar…ab und zu riecht es schon nach Frühling…

Schreibt mir gerne! Ich freue mich wie immer über eure Kommentare, über Anregungen oder auch Aufreger ;-)!

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Grüße aus dem Mikrobenzirkus

Eure Susanne

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