과학자들이 히말라야의 급속히 녹는 영구 동토층에서 1,700종의 새로운 고대 바이러스를 발견
과학 기자 Jacinta Bowler
ABC Science
주제: 지구 과학
2시간 전
겨울용 장비를 입은 사람들이 장비를 보고 있다
국제 연구팀이 영하 20도의 기온을 무릅쓰고 빙하에서 얼음 코어를 수집했다. (제공: Lonnie G. Thompson)
간단히 말해서:
국제 과학자 팀이 히말라야의 영구 동토층에서 1,700종의 새로운 바이러스를 발굴했다.
연구원들은 전 세계적으로 영구 동토층이 녹으면서 얼음 코어를 확보하기 위해 경쟁하고 있으며, 얼음 안에 갇힌 역사적 정보가 위협받고 있다.
다음 단계
연구팀은 41,000년 동안의 변화를 분석했고, 훨씬 오래된 바이러스를 조사할 계획이 이미 있다.
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2015년 국제 연구진은 히말라야 티베트 고원의 외딴 굴리야 빙하로 모험을 떠나 수백 미터 길이의 얼음 코어를 수집했습니다.
얼음 속에는 1,700종 이상의 바이러스가 갇혀 있었는데, 거의 모두 과학계에 처음 알려진 바이러스였습니다.
이번 주 Nature Geoscience에 보고된 이 연구는 과학자들에게 수천 년 동안 바이러스가 기후 변화에 어떻게 적응했는지에 대한 스냅샷을 제공합니다.
하지만 더 중요한 것은 영구 동토층에 저장된 정보를 더 이상 영구적이지 않게 보호하려는 시도라는 것입니다. 수천 년 동안 얼어붙어 있던 땅이 기후 변화로 인해 해동되고 있습니다.
줄자가 달린 긴 얼음 튜브
얼음 코어는 운반하기 전에 측정, 절단 및 보관됩니다. (제공: Lonnie Thompson)
오하이오 주 콜럼버스에 있는 연구소의 영하 31도 냉동고 깊숙한 곳에는 영원히 사라졌을 얼음이 있습니다.
“저희 컬렉션에 있는 빙핵 3개는 현실 세계에 더 이상 존재하지 않는 빙하에서 나온 것입니다.” 오하이오 주립 대학의 고기후학자이자 빙하학자인 로니 톰슨이 말했습니다.
“우리 산 정상의 빙하와 그 안에 있는 역사는 지구 온도가 계속 상승함에 따라 가속적으로 사라지고 있습니다.”
빙핵을 얻는 방법
빙핵을 추출하고 연구하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.
첫 번째 부분인 추출에는 해발 6km가 넘는 굴리야 고원으로 이동하는 약 60명의 원정대가 필요했습니다.
여기에는 티베트 휘슬러로 알려진 현지 야크 몰이꾼과 털이 덥수룩한 소 무리가 무거운 빙핵을 운반했습니다.
드릴 안에 코어를 한 조각으로 유지하는 특수 기계를 사용하여 너비 10cm의 원을 얼음 속으로 300m 이상 조심스럽게 뚫었는데, 이는 41,000년의 역사에 해당합니다.
그런 다음 운송을 위해 1m 길이의 섹션으로 잘라서 야크, 냉동 트럭, 비행기가 필요했습니다. 귀중한 화물이 마침내 연구실로 도착하기 전까지요.
맑은 날 눈 덮인 산 앞에 있는 야크를 담은 광활한 풍경 사진입니다.
야크는 히말라야 지역 전역에서 발견되는 가축입니다. (Flickr: Kiril Rusev)
하지만 오하이오 대학교의 바이러스학자이자 팀원인 매튜 설리번에 따르면 코어를 얻는 것은 과제의 일부에 불과합니다.
빙하의 얼음은 매우 투명하고 깨끗하기 때문에 코어를 샘플링할 준비가 되면 고대 바이러스가 현대 바이러스로 오염되는 것을 막기 위한 추가 프로세스가 필요했습니다.
“우리는 모두 빙하 녹은 물이 병입수만큼 순수하다고 생각합니다.”라고 그는 말했습니다.
“우리는 극도로 깨끗한 샘플 처리 절차를 거쳐야 했고, 그런 다음 극도로 깨끗한 분자 생물학적 처리를 거쳐 시퀀싱할 수 있는 핵산을 얻었습니다.”
팀이 발견한 것
이러한 코어 내부에서 팀은 9개의 고대 시대에 걸쳐 1,705개의 바이러스 종의 유전 정보를 발견했습니다.
팀이 조사한 바이러스는 박테리오파지였습니다. 박테리오파지는 박테리아 종만 감염시키는 바이러스의 일종입니다.
녹색 배경에 녹색 빛점이 바이러스 입자를 보여줍니다.
얼음 코어에서 형광 현미경으로 확인한 고대 바이러스 유사 입자(오른쪽 화살표로 표시). (제공: ZhiPing Zhong)
얼음 속 바이러스의 97%는 과학계에 처음 발견되었습니다.
이 발견으로 과학자들이 수집한 영구 동토층의 바이러스 정보 양이 50배 증가했습니다.
연구자들은 이러한 박테리아 감염 바이러스가 41,000년 동안 시간과 온도 변화에 따라 어떻게 변했는지 분석했습니다.
“이러한 시간적 지평은 세 가지 주요 추위-온난화 주기를 아우르며, 바이러스 군집이 다른 기후 조건에 대응하여 어떻게 변화했는지 관찰할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다.” 오하이오 주립 대학의 새로운 연구의 주저자이자 고기후학자인 ZhiPing Zhong이 말했습니다.
“이러한 고대 바이러스를 연구함으로써 과거 기후 변화에 대한 바이러스의 반응에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있으며, 이는 진행 중인 글로벌 기후 변화의 맥락에서 바이러스 적응에 대한 이해를 높일 수 있습니다.”
큰 텐트가 있는 눈 덮인 풍경
2015년 굴리야 빙하의 코어 시추 현장. (제공: Lonnie Thompson)
대학의 바이러스학자인 Erin Harvey 연구에 참여하지 않은 시드니의 한 연구원은 바이러스가 기온이 상승함에 따라 주변 미생물 세계를 변화시킬 수 있다고 말했습니다.
“바이러스 역학이 변화함에 따라 미생물 군집의 생태를 조절할 수 있습니다.”라고 그녀는 말했습니다.
“바이러스가 진화하여 특정 박테리아 종을 감염시키고 죽이면 그 미생물 종의 풍부함이 줄어들 수 있습니다. 아니면 바이러스가 진화하여 그 미생물 종을 도울 수 있고 그러면 개체 수가 늘어날 수도 있습니다.”
하지만 연구원들에 따르면 이러한 바이러스가 시간이 지남에 따라 환경에 어떤 영향을 미쳤는지 분석하려면 더 많은 연구가 필요하다고 합니다.
영구 동토층 바이러스는 위험한가요?
수만 년 동안 영구 동토층에 갇혀 있던 고대 바이러스는 인간을 감염시키고 전 세계로 퍼질 가능성이 있습니다.
고대 바이러스가 다음 팬데믹을 일으킬 수 있을까요?
사진은 비행기가 머리 위를 지나가는 동안 차량이 극지방을 지나가는 모습을 보여줍니다. 비행기가 머리 위를 지나가는 동안 차량이 극지방을 지나가는 모습
전문가들은 지식 공유와 협업이 미래의 팬데믹을 막는 가장 좋은 방법이라고 믿습니다.
하지만 국제 연구팀은 다음 팬데믹을 일으키는 것에 대해 크게 걱정하지 않는 듯합니다.
“빙하는 지구상에서 가장 깨끗한 환경 중 하나입니다. [빙하는] 생물량이 매우 낮습니다.” 톰슨 교수가 말했습니다.
“저희 빙하학 팀의 구성원들은 얼음 코어를 뚫을 때 이 빙하에서 녹은 물을 일상적으로 마십니다.”
특히 공격적인 고대 바이러스나 박테리아가 발굴되면 인간이나 동물에게 감염될 경우 위험할 수 있습니다.
하지만 하비 박사에 따르면 영구 동토층의 바이러스 대부분은 인간이 아닌 박테리아를 감염시킵니다.
“[연구원들이] 문제를 일으킬 수 있는 것을 해동시킬 가능성은 매우 낮다고 생각합니다.” 그녀는 말했습니다.
“우리는 오래된 것이 돌아오는 것보다 새로운 것이 진화하는 것에 대해 훨씬 더 걱정해야 합니다.”
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2시간 전에 게시됨
Scientists discover 1,700 new species of ancient viruses in rapidly melting permafrost from the Himalayas
By science reporter Jacinta Bowler
2h ago2 hours ago
In short:
An international team of scientists has unearthed 1,700 new viral species from the permafrost in the Himalayas.
The researchers are racing to secure ice cores as permafrost melts around the world, threatening the historical information trapped inside the ice.
What’s next
The team managed to analyse changes over 41,000 years and they already have plans to look at much older viruses.
abc.net.au/news/viruses-permafrost-ancient-climate-melting-himalayas/104270012
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In 2015, an international team of researchers ventured to the remote Guliya Glacier on the Tibetan Plateau in the Himalayas to collect hundreds of metre-long ice cores.
Trapped inside the ice were more than 1,700 species of virus — almost all new to science.
The research, reported this week in Nature Geoscience, provides scientists with a snapshot of how viruses have adapted to changes in climate over millennia.
But even more importantly, it is an attempt to protect the information stored within permafrost that is no longer permanent. Ground that has remained frozen for thousands of years is thawing due to climate change.
Deep inside a -31 degrees Celsius freezer at a research institute in Columbus, Ohio, sits ice that would have been otherwise lost forever.
“Three of the ice cores in our collection come from glaciers that no longer exist in the real world,” Lonnie Thompson, a paleoclimatologist and glaciologist at Ohio State University, said.
“Our mountain-top glaciers and the history they contain are disappearing at an accelerating rate as global temperatures continue to rise.”
How to get an ice core
Extracting and studying an ice core is no easy feat.
The first part — the extraction — required an expedition team of around 60 people travelling to the Guliya plateau more than 6 kilometres above sea level.
They included local yak wranglers, known as Tibetan whistlers, and herds of the shaggy-haired cattle to carry the heavy cores.
Using a special machine that keeps the core in one piece inside the drill, the 10cm wide circle was carefully drilled more than 300 metres into the ice, which corresponds to 41,000 years of history.
Then it was cut into metre long sections for transport, requiring yaks, freezer trucks and an airplane before the precious cargo finally made it to the lab.
But getting the core is only part of the challenge, according to Matthew Sullivan, one of the team and a virologist at the University of Ohio.
Glacial ice is extremely clear and clean, which meant that extra processes needed to be in place to stop contamination of ancient viruses with present-day ones once the cores were ready for sampling.
“We all think of glacial meltwater as being as pure as our bottled water,” he said.
“We had to have ultra-clean sample handling procedures and then ultra-clean molecular biological processing to get to nucleic acids that could be sequenced.”
What the team found
Inside these cores, the team uncovered genetic information from 1,705 viral species across nine ancient time periods.
The viruses the team were looking at were bacteriophages — a type of viruses that infect only bacterial species.
Ninety-seven per cent of the viruses in the ice were new to science.
The discovery increased by a factor of 50 the amount of viral information from permafrost that scientists have collected.
The researchers analysed how these bacteria-infecting viruses changed over time and with variations in temperature over 41,000 years.
“These time horizons span three major cold-to-warm cycles, providing a unique opportunity to observe how viral communities have changed in response to different climatic conditions,” said ZhiPing Zhong, first author on the new study and paleoclimatologist at Ohio State University.
“By studying these ancient viruses, we gain valuable insights into viral response to past climate changes, which could enhance our understanding of viral adaptation in the context of ongoing global climate change.”
Erin Harvey, a virologist at the University of Sydney who wasn’t involved in the study, said the viruses might be changing the microbial world around them as the temperature heats up.
“As virus dynamics shift, they can modulate the ecology of the microbial community,” she said.
“If a virus evolves to infect and kill a certain bacterial species that can push the abundance of that microbial species down. Or maybe the virus could evolve to help that microbial species, and then the population would expand.”
But according to the researchers, more study is needed to analyse how these viruses affected their environments over time.
Are permafrost viruses dangerous?
Ancient viruses locked in permafrost for tens of thousands of years have the potential to infect humans and spread around the world.Could ancient viruses cause the next pandemic?
Photo shows A vehicle drives across a polar landscape as a plane flies overhead
Experts believe knowledge sharing and collaboration are the best ways to stop future pandemics.
But the international research team doesn’t seem too worried about causing the next pandemic.
“Glaciers represent some of the cleanest environments on Earth. [They contain] extremely low biomass,” Professor Thompson said.
“Members of our glaciological team routinely drink meltwater from these glaciers when we are drilling the ice cores.”
A particularly aggressive unearthed ancient virus or bacteria could be a danger if it infected humans or animals.
But according to Dr Harvey, the vast majority of the viruses in the permafrost infect bacteria, not humans.
“I think it’s very unlikely that [the researchers] could defrost something that could cause a problem,” she said.
“We should be far more worried about … new things evolving rather than old things coming back.”
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Posted 2h ago
