Sepanjang sejarah planet kita, manusia telah hidup berdampingan dengan bakteri dan virus. Kami mencari cara untuk melawan penyakit pes dan cacar, dan sebagai tanggapan mereka mencari cara untuk menginfeksi kami. Kami telah menggunakan antibiotik selama hampir seabad, sejak Alexander Fleming menemukan penisilin. Sebagai tanggapan, bakteri telah mengembangkan resistensi antibiotik. Tidak ada akhir dari pertempuran ini. Kami menghabiskan begitu banyak waktu dengan patogen sehingga kami bergiliran saling membingungkan. Namun, apa yang terjadi jika kita tiba-tiba menemukan bakteri dan virus mematikan yang tidak pernah ditemukan selama ribuan tahun atau tidak pernah terlihat?
Mungkin kita akan segera tahu. Perubahan iklim mengakibatkan mencairnya tanah permafrost yang telah membeku selama ribuan tahun, dan saat tanah mencair, virus dan bakteri purba muncul yang hidup kembali dan hidup kembali.
Pada Agustus 2016, di sudut terpencil tundra Siberia, di Semenanjung Yamal, seorang bocah laki-laki berusia 12 tahun meninggal dan setidaknya dua puluh orang dirawat di rumah sakit setelah tertular antraks.
Telah dikemukakan bahwa lebih dari 75 tahun yang lalu, seekor rusa yang terinfeksi antraks mati dan kerangkanya yang beku terperangkap di bawah lapisan tanah yang membeku, di bawah lapisan es. Dia tinggal di sana sampai musim panas 2016, ketika lapisan es mencair karena panas yang menyengat. Karena itu, dia melepaskan bangkai rusa dan infeksi antraks ke perairan dan tanah terdekat, dan kemudian ke persediaan makanan. Orang-orang berada di bawah ancaman.
Hal yang menakutkan adalah bahwa ini mungkin bukan insiden yang terisolasi.
Bumi sedang memanas dan mencairkan lebih banyak lapisan es. Dalam kondisi normal, lapisan permukaan permafrost, dengan kedalaman sekitar 50 sentimeter, mencair setiap musim panas. Tapi pemanasan global secara bertahap membuka lapisan permafrost tua.
Video promosi:
Tanah abadi beku adalah tempat yang ideal bagi bakteri untuk tetap hidup dalam jangka waktu yang lama, mungkin jutaan tahun. Ini berarti es yang mencair berpotensi membuka kotak penyakit Pandora.
Suhu di Lingkaran Arktik meningkat dengan cepat, sekitar tiga kali lebih cepat daripada bagian dunia lainnya. Agen infeksius lainnya juga bisa keluar.
“Permafrost adalah penjaga kuman dan virus yang sangat baik karena dingin, gelap dan kekurangan oksigen,” kata ahli biologi evolusi Jean-Michel Claverie dari Aix-Marseille University di Prancis. "Virus patogen yang dapat menginfeksi hewan dan tumbuhan mungkin telah disimpan di lapisan permafrost tua di tanah, termasuk yang menyebabkan epidemi global di masa lalu."
Pada awal abad ke-20 saja, lebih dari satu juta rusa mati karena antraks. Di utara, tidak mudah untuk menggali kuburan yang dalam, sehingga sebagian besar bangkai ini terkubur di dekat permukaan, di 7.000 kuburan yang tersebar di Rusia utara.
Apa lagi yang bisa disembunyikan di bawah tanah yang membeku?
Manusia dan hewan telah terkubur di permafrost selama ratusan tahun, jadi ada kemungkinan agen infeksi lain juga keluar. Misalnya, para ilmuwan telah menemukan pecahan RNA virus flu Spanyol pada mayat yang terkubur secara masif di tundra Alaska. Cacar dan pes juga terkubur di Siberia. Dalam sebuah studi tahun 2011, Boris Revich dan Marina Podolnaya menulis: "Sebagai hasil dari pencairan lapisan es, vektor infeksi mematikan pada abad ke-18 dan ke-19 dapat kembali, terutama di dekat kuburan tempat korban infeksi ini dikuburkan."
Pada tahun 1890-an, wabah cacar yang parah terjadi di Siberia. Satu kota kehilangan hingga 40% populasinya. Mayat dikuburkan di bawah lapisan atas permafrost di tepi Sungai Kolyma. Setelah 120 tahun, banjir di Sungai Kolyma mulai mengikis tepiannya, dan mencairnya lapisan es mempercepat proses erosi ini.
Dalam sebuah proyek yang dimulai pada 1990-an, para ilmuwan dari Pusat Ilmiah Negara untuk Virologi dan Bioteknologi di Novosibirsk mempelajari sisa-sisa manusia Zaman Batu yang ditemukan di Siberia selatan, di wilayah Altai. Mereka juga mempelajari sampel dari mayat orang yang meninggal selama epidemi virus di abad ke-19 dan terkubur di lapisan es Rusia.
Para ilmuwan mengatakan mereka telah menemukan mayat dengan ciri khas luka cacar. Meskipun mereka tidak menemukan virus cacar itu sendiri, mereka menemukan fragmen DNA.
Tentu saja, ini bukan pertama kalinya bakteri yang membeku di es hidup kembali.
Dalam studi tahun 2005, ilmuwan NASA berhasil menghidupkan kembali bakteri yang terperangkap di kolam beku di Alaska selama 32.000 tahun. Mikroba yang disebut Carnobacterium pleistocenum telah dibekukan sejak Pleistosen, ketika mammoth berbulu masih berkeliaran di Bumi. Begitu es mencair, mereka mulai berenang lagi seolah-olah tidak terjadi apa-apa.
Dua tahun kemudian, para ilmuwan mampu menghidupkan kembali bakteri berusia 8 juta tahun yang telah tidur di es di bawah gletser di lembah Beacon dan Mullins di Antartika. Dalam studi yang sama, bakteri ditemukan dari es yang berusia lebih dari 100.000 tahun.
Namun, tidak semua bakteri dapat hidup kembali setelah dibekukan di lapisan es. Bakteri antraks dapat melakukan ini karena mereka membentuk spora yang sangat kuat yang dapat hidup beku untuk waktu yang sangat lama.
Bakteri lain yang dapat membentuk spora dan bertahan hidup di permafrost termasuk tetanus dan Clostridium botulinum, yang bertanggung jawab atas botulisme, penyakit langka yang dapat menyebabkan kelumpuhan dan kematian. Beberapa jamur juga bisa bertahan di permafrost untuk waktu yang lama.
Beberapa virus juga dapat bertahan dalam jangka waktu yang lama.
Dalam studi tahun 2014, para ilmuwan yang dipimpin oleh Claveri menghidupkan kembali dua virus yang terperangkap di permafrost Siberia selama 30.000 tahun. Dikenal sebagai Pithovirus sibericum dan Mollivirus sibericum, mereka dianggap "virus raksasa" karena tidak seperti kebanyakan virus, virus ini sangat besar sehingga dapat dilihat di bawah mikroskop normal. Mereka ditemukan di kedalaman 30 meter di tundra pantai.
Virus menjadi menular segera setelah kebangkitan. Untungnya bagi kami, virus khusus ini hanya menginfeksi amuba bersel tunggal. Namun, penelitian menunjukkan bahwa virus lain yang dapat menginfeksi manusia juga dapat terlahir kembali.
Selain itu, pemanasan global tidak harus mencairkan lapisan es untuk menjadi ancaman. Saat es laut Arktik mencair, pantai utara Siberia menjadi lebih mudah dijangkau melalui laut. Tentunya, perkembangan industrinya menjadi lebih menguntungkan, termasuk ekstraksi emas dan mineral, pengeboran sumur minyak, dan ekstraksi gas alam.
“Saat ini, area ini kosong, dan tidak ada yang menyentuh lapisan dalam permafrost,” kata Claverie. “Tapi lapisan kuno ini bisa diperoleh selama operasi penggalian dan pengeboran. Jika virion yang layak masih hidup di sana, itu akan menjadi bencana."
Virus raksasa bisa menjadi penyebab paling mungkin dalam wabah virus.
“Kebanyakan virus dengan cepat dinonaktifkan di luar sel inang karena cahaya, pengeringan, atau degradasi biokimia secara spontan,” kata Claverie. “Misalnya, jika DNA mereka rusak dan tidak dapat diperbaiki, virus tidak lagi menular. Namun, di antara virus yang diketahui, virus raksasa biasanya sangat tangguh dan persisten."
Claverie mengatakan virus dari manusia paling awal yang menghuni Arktik bisa muncul. Kita bahkan mungkin melihat virus dari spesies hominid yang sudah lama punah seperti Neanderthal dan Denisovan, yang menetap di Siberia dan terpapar berbagai penyakit virus. Di Rusia, sisa-sisa Neanderthal berusia 30-40.000 tahun ditemukan. Populasi manusia telah tinggal di sana, sakit dan meninggal selama ribuan tahun.
“Kemungkinan kita dapat tertular virus dari Neanderthal yang telah lama punah menunjukkan bahwa gagasan bahwa virus dapat“dibasmi”dari planet ini salah dan memberi kita rasa aman yang palsu. Inilah mengapa persediaan vaksin harus disimpan untuk berjaga-jaga.”
Sejak 2014, Claverie telah menganalisis konten DNA di permafrost untuk mencari tanda genetik virus dan bakteri yang dapat menginfeksi manusia. Ia menemukan banyak bakteri yang bisa berbahaya bagi manusia. Bakteri memiliki DNA yang mengkode faktor virulensi: molekul yang diproduksi oleh bakteri dan virus patogen yang meningkatkan kemampuannya untuk menginfeksi inang.
Tim Claverie juga menemukan beberapa urutan DNA yang tampaknya berasal dari virus, termasuk herpes. Tetapi tidak ada jejak cacar yang ditemukan. Untuk alasan yang jelas, mereka tidak berusaha menghidupkan kembali patogen mana pun.
Mungkin saja patogen, yang sebelumnya tidak biasa bagi orang, dapat muncul di tempat lain, dan tidak hanya dari es atau lapisan es.
Pada Februari 2017, para ilmuwan NASA mengatakan mereka telah menemukan mikroba berusia 10-50.000 tahun dalam kristal di tambang Meksiko. Bakteri ini berada di Gua Kristal, bagian dari tambang di Naiza di Meksiko utara. Gua itu berisi banyak kristal putih susu dari mineral selenite, yang telah terbentuk selama ratusan ribu tahun.
Bakteri terperangkap dalam kantong kristal cair kecil, tetapi segera setelah dikeluarkan, mereka hidup kembali dan mulai berkembang biak. Mikroba ini unik secara genetik dan mungkin merupakan spesies baru, tetapi para ilmuwan belum mempublikasikan pekerjaan mereka.
Bakteri yang lebih tua ditemukan di Gua Lechugilla di New Mexico, 300 meter di bawah tanah. Mikroba ini belum pernah terlihat di permukaan selama lebih dari 4 juta tahun. Gua tersebut tidak pernah melihat sinar matahari dan telah diisolasi selama 10.000 tahun dari permukaan air.
Meskipun demikian, bakteri ini terbukti kebal terhadap 18 jenis antibiotik, termasuk obat yang dianggap sebagai "rintangan terakhir" dalam memerangi infeksi. Dalam studi yang dipublikasikan pada Desember 2016, para ilmuwan menemukan bahwa bakteri yang dikenal dengan nama Paenibacillus sp. LC231 resisten terhadap 70% antibiotik.
Karena bakteri benar-benar diisolasi di dalam gua selama empat juta tahun, mereka tidak bersentuhan dengan manusia atau antibiotik yang kami gunakan untuk mengobati infeksi. Ternyata resistensi mereka terhadap antibiotik tampak berbeda.
Ilmuwan percaya bahwa bakteri yang tidak membahayakan manusia, antara lain, mengembangkan resistensi antibiotik alami. Artinya, resistensi antibiotik ini telah ada selama jutaan atau bahkan milyaran tahun.
Jelas, resistensi antibiotik tersebut tidak dapat berkembang di klinik selama penggunaan antibiotik.
Alasannya adalah banyak jenis jamur dan bahkan bakteri lain secara alami menghasilkan antibiotik untuk mendapatkan keunggulan kompetitif dibandingkan mikroba lain. Inilah cara Fleming pertama kali menemukan penisilin: bakteri di cawan petri mati setelah terkontaminasi jamur penghasil antibiotik.
Di gua-gua di mana makanan langka, organisme harus kejam jika ingin bertahan hidup. Bakteri seperti Paenibacillus mungkin harus mengembangkan resistensi antibiotik untuk menghindari kematian dari organisme yang bersaing.
Ini menjelaskan mengapa bakteri hanya kebal terhadap antibiotik alami yang berasal dari bakteri dan jamur, dan merupakan sekitar 99,9% dari semua antibiotik yang kita gunakan. Bakteri tidak pernah menemukan antibiotik buatan, jadi tidak ada resistensi terhadapnya.
"Pekerjaan kami dan orang lain menunjukkan bahwa resistensi antibiotik bukanlah hal baru," kata ahli mikrobiologi Hazel Barton dari Universitas Akron, Ohio, yang memimpin penelitian. “Organisme kita telah diisolasi dari spesies permukaan selama 4-7 juta tahun, tetapi ketahanan yang mereka miliki secara genetik identik dengan yang ditemukan pada spesies permukaan. Ini berarti bahwa gen ini setidaknya sama tuanya dan tidak muncul karena orang mulai menggunakan pengobatan antibiotik."
Meskipun Paenibacillis tidak berbahaya bagi manusia, secara teori ia dapat menularkan resistensi antibiotiknya ke patogen lain. Tetapi karena terisolasi di bawah 400 meter batuan, ini tampaknya tidak mungkin.
Meskipun demikian, resistensi antibiotik alami terhadap antibiotik mungkin begitu meluas sehingga banyak bakteri yang muncul dari lapisan es yang mencair mungkin sudah memilikinya. Untuk mendukung hal ini, dalam sebuah studi tahun 2011, para ilmuwan mengekstraksi DNA dari bakteri yang ditemukan di permafrost berusia 30.000 tahun di Laut Bering. Mereka menemukan gen yang mengkode resistensi terhadap antibiotik beta-laktam, tetrasiklin, dan glikopeptida.
Apakah perlu khawatir?
Diyakini bahwa risiko munculnya mikroba patogen dari permafrost secara inheren tidak dapat diketahui, jadi tidak perlu khawatir. Sebaliknya, kita harus fokus pada ancaman yang lebih eksplisit dari perubahan iklim. Misalnya, saat bumi menghangat, negara-negara utara mungkin menjadi lebih rentan terhadap wabah penyakit "selatan" seperti malaria, kolera, dan demam berdarah, karena patogen mereka berkembang dalam cuaca panas.
Ada juga pendapat bahwa kita tidak boleh mengabaikan risiko jika kita tidak dapat mengukurnya.
“Tidak ada kemungkinan mikroba patogen dapat muncul kembali dan menginfeksi kita,” kata Claverie. “Seberapa besar kemungkinan hal ini belum diketahui, tetapi kemungkinan besar. Mungkin bakteri ini bisa disembuhkan dengan antibiotik, bakteri resisten, virus. Jika patogen sudah lama tidak bersentuhan dengan manusia, sistem kekebalan tubuh tidak akan siap. Jadi ada bahaya."
ILYA KHEL
