Uralte Keime als moderne Gefahr

Welche Keime könnten das sein? Im Permafrost kommen Bakterien, Archaeen (früher Urbakterien genannt), Pilze, Algen, Protisten (Einzeller mit echtem Zellkern) und Viren vor. Dabei unterscheiden sich die mikrobiellen Zusammensetzungen der verschiedenen Schichten, vor allem der aktiven und der Eisschichten, deutlich. In Permafrostböden wurden eine Vielzahl von Bakterienarten entdeckt, darunter die Bodenbewohner Actinobacteria, Firmicutes, Cyanobacteria, Chloroflexi, Bacteroidetes und Proteobacteria. Die bisher am häufigsten im auftauenden Permafrost beobachteten Archaeenarten sind Euryarchaeota, die aus Fermentationsprodukten Methan erzeugen können.

Auch Viren sind im Permafrost zu finden: Untersuchungen der aktiven Schicht von Permafrostböden zeigen, dass die überwiegende Mehrheit der Viren doppelsträngige DNA- (dsDNA-)Bakteriophagen sind, also Viren, die nur Bakterien infizieren. Diese Phagen seien weitgehend nicht mit anderen bekannten Phagen verwandt und ein großer Teil von ihnen sei aktiv, heißt es in dem Review. Weniger gut untersucht sei das Vorkommen von Viren mit einzelsträngigem DNA-Genom (ssDNA) oder mit RNA-Genom. Erstere machten nur einen kleinen Teil der Viren in Permafrostböden aus und hätten vor allem Bakterien und Mikro-Eukaryoten wie Algen als Wirte.

Früher war angenommen worden, dass im Permafrost enthaltene Mikroben wegen der widrigen Bedingungen (Temperatur von unter 0 °C, Sauerstoff- und Wassermangel) nicht lebensfähig seien. Im vergangenen Jahrzehnt wurden aber zunehmend intakte Bakterien und aktive Viren aus Permafrostböden isoliert. So könnten Bakterien in einer Art Ruhezustand überdauern und aktiv werden, wenn das Eis taut, schreibt das Team um Wu.

Das beste Beispiel hierfür sei Bacillus anthracis, der Erreger des Milzbrands. Das Stäbchenbakterium bildet besonders robuste, kälteresistente Sporen. Im Jahr 2016 kam es in Sibirien zu einem Milzbrand-Ausbruch unter Rentieren, bei dem 2000 Tiere und in der Folge auch ein Mensch ums Leben kamen. Die Ursache waren im Permafrost konservierte Kadaver von infizierten Tieren, die nach dem Auftauen die Milzbrandsporen freisetzten. Solche Ausbrüche könnten bei zunehmendem Auftauen der Permafrostböden noch häufiger werden, heißt es in der Publikation.

Zudem kämen Antibiotika-Resistenzgene in den überdauernden Bakterien, etwa gegen β-Lactam, Tetrazykline und Glykopeptide häufig vor. Diese seien auch in Proben von 30.000 Jahre altem Eis, also lange vor der Entdeckung der Wirkstoffe, zu finden. Tauende Permafrostböden stellten somit ein Reservoir für Antibiotika-Resistenzgene dar.

Aus dem Reich der Pilze wurden einige Vertreter im Permafrost entdeckt, zum Beispiel Aspergillus- und Penicillium-Spezies. Einige Pilze sind Pflanzenpathogene; aktive humanpathogene Pilze wurden im Permafrost bislang nicht gefunden.