Poprzez badania nad szczątkami prehistorycznych zwierząt naukowcy odkrywają tajemnice dawnych wirusów. Te zaś mogą wciąż zagrażać ludzkości, zwłaszcza że wraz z topnieniem lodowców do środowiska może uwolnić się wiele z nich. Niedawno zespół naukowców w rdzeniach lodowych pobranych z lodowca na Wyżynie Tybetańskiej odkrył 28 starożytnych, nieznanych dotychczas nauce wirusów. – Badania wymarłych organizmów mogą dać wskazówki, jak wykorzystać pewne mechanizmy w przyszłości, np. w medycynie – mówi dr hab. Tomasz Szczygielski z Instytutu Paleobiologii Polskiej Akademii Nauk. Naukowcy do badań nad pradawnymi chorobami coraz częściej wykorzystują nowe technologie, takie jak obrazowanie 3D czy sztuczna inteligencja.
– Badania wymarłych organizmów, ich życia, lecz także chorób są bardzo pomocne nie tylko po to, żeby zaspokoić naszą ciekawość, ale też żeby zrozumieć, jakie katastrofy działy się w przeszłości. Zarówno jeśli chodzi o wielkie katastrofy, czy to powodowane przez jakieś zdarzenia kosmiczne, czy przez wybuchy wulkanów, czy jakieś inne czynniki, ale też katastrofy biologiczne – podkreśla w rozmowie z agencją Newseria Innowacje dr hab. Tomasz Szczygielski z Instytutu Paleobiologii Polskiej Akademii Nauk.
Wirusy przenoszą się ze zwierząt na ludzi od wielu tysięcy lat. Naukowcy są zdania, że odra pochodzi od wirusa, który zakażał krowy. Wścieklizna pochodzi od psów i kotów, a grypa od ptaków, chociaż ma tendencję do przenoszenia się i ewoluowania w innych zwierzętach, takich jak świnie, zanim nabywa zdolność zarażania ludzi. Źródłem SARS-CoV2 są nietoperze, jednak wirusów, które potencjalnie mogą stanowić śmiertelne zagrożenie dla ludzi, jest znacznie więcej. Zwłaszcza że pradawne wirusy atakowały już zwierzęta żyjące ok. 230 mln lat temu.
– Dzięki mikroskopowym badaniom, badaniom chemicznym, jesteśmy w stanie określić, jakie były mechanizmy naprawcze, fizjologiczne, jak przebiegała reakcja odpornościowa zwierzęcia, jak się różnego rodzaju uszkodzenia goiły. Możemy to porównywać z dzisiejszymi zwierzętami i wyciągać wnioski, które informują nas o tym, jaka jest nasza historia, ale też jak możemy wykorzystać pewne mechanizmy w przyszłości, np. w medycynie – mówi Tomasz Szczygielski.
Rosyjskie laboratorium państwowe ogłosiło, że rozpoczyna badania nad prehistorycznymi wirusami, analizując szczątki zwierząt odzyskane z roztopionej wiecznej zmarzliny. Celem projektu jest identyfikacja paleowirusów i przeprowadzenie zaawansowanych badań nad ewolucją tych organizmów. Tego typu badania są konieczne, bo wraz z topieniem się wiecznej zmarzliny do środowiska może przedostać się wiele prehistorycznych wirusów, które setki tysięcy lat temu zabijały zwierzęta. Naukowcy odnaleźli w lodowcu na Wyżynie Tybetańskiej 33 rodzaje wirusów, przy czym 28 z nich było dotychczas w świecie nauki nieznanych. W ich badaniu pomagają nowoczesne technologie, wykorzystywane m.in. w medycynie.
– Niedawno razem z kolegami opublikowaliśmy pracę dotyczącą najstarszego zapisu gruźlicy sprzed około 250 mln lat. Jest bardzo subtelny, ponieważ przejawia się za pośrednictwem malutkich guzków na żebrach zwierzęcia. Ten okaz, który opracowaliśmy, był znany już od bardzo dawna, od początku XX wieku, natomiast przez badaczy te guzki albo były niezauważane, albo ignorowane. Kiedy zrobiliśmy tomografię, szlify histologiczne, czyli takie bardzo cieniutkie płytki z tych żeber, żeby zobaczyć, jak wygląda tkanka, okazało się, że to odpowiada temu, co wiemy o gruźlicy u dzisiejszych zwierząt – tłumaczy ekspert.
Polacy badają występowanie schorzeń u kręgowców w czasach prehistorycznych. W Krasiejowie koło Opola znajduje się cmentarzysko mezozoicznych gadów i płazów. W obrębie skał górnego triasu w dwóch pokładach napotkano masowe nagromadzenia dużych fragmentów szkieletów jeziornych i lądowych kręgowców sprzed około 230 mln lat. Krasiejowskie znaleziska tych rodzajów są przeważnie znacznie bardziej kompletne od okazów znalezionych w innych lokalizacjach. Projekt ma pomóc udokumentować schorzenia i urazy oraz uzupełnić stan wiedzy o prehistorycznych formach współczesnych chorób. Pokaże też, jak przez miliony lat różne schorzenia wpływały na kształtowanie się życia.
– Materiał, na którym możemy pracować, jest dużo bardziej ograniczony, bo nie mamy zazwyczaj tkanek miękkich, tylko same kości, zęby i inne elementy szkieletowe. Natomiast w dalszym ciągu jesteśmy w stanie często dostrzec bardzo dużo cech, które są dla nas pomocne i pozwalają dociec prawdy – wskazuje badacz z Instytutu Paleobiologii Polskiej Akademii Nauk.
Jak podkreśla, obecnie prowadzone badania umożliwiają lepsze poznanie dawnych chorób, niż było to możliwe jeszcze kilkanaście lat temu. Pomagają w tym nowoczesne technologie.
– W paleontologii korzystamy natomiast z metod obrazowania 3D. Wykonujemy tomografię i fotogrametrię, czyli rekonstruujemy trójwymiarowy obraz okazów za pomocą zdjęć – zaznacza dr hab. Tomasz Szczygielski. – Za pomocą spolaryzowanego światła możemy obserwować dokładnie, jak są ułożone kryształy fosforanu wapnia w kościach, co nas informuje o tym, jak szybko rosła tkanka, co się zmieniało. Nasze możliwości w zakresie aplikacji metod są nieograniczone, możemy je pożyczać z bardzo różnych innych dziedzin. Takie nowatorskie podejście przekraczające progi samej paleontologii, wchodzące też w bardziej interdyscyplinarne rejony, jest teraz coraz częstsze.
W badaniu pradawnych wirusów udział bierze także sztuczna inteligencja. Na początku 2021 roku zespół japońskich naukowców wykorzystał algorytmy uczenia maszynowego, aby zidentyfikować pozostałości starożytnego wirusa RNA w ludzkim genomie.