Klimawandel Teil 3Was lauert im Eis?

Der Klimawandel lässt Permafrostböden schmelzen. Droht Gefahr durch auftauende Mikroorganismen?

Gefahr aus dem Permafrost: Lange eingefrorene Mikroben könnten ihr genetisches Material mit heutigen Erregern austauschen.

Im Jahr 2016 starb in Nordsibirien ein zwölfjähriger Junge an Milzbrand. Medienberichten zufolge hatte er den Erreger über das Fleisch eines kranken Rentiers aufgenommen. Mit steigenden Temperaturen sei das Bakterium aus dem auftauenden Permafrostboden freigesetzt worden und habe zunächst Tiere infiziert. Mehr als 70 Menschen kamen damals mit Verdacht auf eine Anthrax-Infektion ins Krankenhaus.

Permafrost ist Boden, der mindestens zwei Jahre in Folge Temperaturen unter null Grad Celsius aufweist. Meist reicht er einige hundert Meter tief ins Erdinnere, im nordöstlichen Sibirien sogar bis zu einer Tiefe von etwa 1,6 Kilometer. Ein Viertel der Landfläche auf der Nordhalbkugel sind Permafrostböden. Sie befinden sich zum Großteil in der Polarregion, aber auch in hohen Gebirgen.

Sogar in Deutschland gibt es auf der Zugspitze alpinen Permafrost – noch. Denn laut einer Studie des Bayerischen Landesamts für Umwelt könnte er in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts verschwunden sein. Der Klimawandel bewirkt, dass Permafrostböden auftauen – mit weitreichenden Konsequenzen.

Folge 1: Mehr Treibhausgase

Da die arktischen Winter wärmer werden, tauen immer tiefere Erdschichten auf. Das führt dazu, dass im Boden lebende Mikroorganismen Tier- und Pflanzenreste zersetzen, die lange Zeit durch Frost geschützt waren. Dabei setzen sie Kohlenstoff frei, der in Form von Treibhausgas in die Atmosphäre entweicht, entweder als Kohlenstoffdioxid oder Methan. Das beschleunigt wiederum die Erderwärmung – Wissenschaftler sprechen von einem “positiven Rückkopplungseffekt”.

Folge 2: Boden sackt weg

In der Arktis sind Häuser, Straßen, Flughäfen und Pipelines auf dem Dauerfrostboden errichtet. Erwärmt sich der Boden, kann es zu Setzungen, Hangrutschungen, Kriechbewegungen, Murgängen oder Felsstürzen kommen. In Permafrostregionen lebende Menschen könnten somit “den Boden unter den Füßen verlieren”.

Folge 3: Infektionserreger tauchen auf

Jahrhundertelang wurden Menschen in den Permafrostböden der Arktis begraben – auch jene, die an Infektionskrankheiten starben. Im vereisten Boden lagern somit auch Krankheitserreger, die das Tauen der Permafrostböden zurückbringen könnte. Der Milzbrand-Ausbruch von 2016 ist nicht das einzige Beispiel. So entdeckten Forscher in einem Massengrab an der Küste Alaskas eine Frau, die über 75 Jahre lang unter mehr als zwei Metern Eis und Schmutz gelegen hatte.

Aus ihrer Lunge konnten die Wissenschaftler Erbinformationen der Spanischen Grippe extrahieren. In den gefrorenen Böden finden sich aber auch alte, bisher unbekannte Mikroben. 2014 isolierten Forscher das Riesenvirus Pithovirus sibericum aus dem Permafrost. Das Virus lagerte dort über 30.000 Jahre – dennoch gelang es den Wissenschaftlern, es erfolgreich in Wirtszellen zu vermehren. Im Interview rechts lesen Sie, wie ein Experte die von auftauenden Mikroben ausgehende Gefahr beurteilt. •

Drei Fragen an Dániel Cadar

Dr. med. vet. Dr. Dániel Cadar ist Virologe am Bernhard-Nocht- Institut für Tropenmedizin in Hamburg.

Angesichts tauender Permafrostböden ist oft davon die Rede, dass “alte Erreger aus dem Eis” den Menschen gefährlich werden könnten. Wie schätzen Sie das Problem ein?

Aus den Permafrostböden tauchen Erreger auf, die wir noch nie zuvor getroffen haben – alte Viren und Bakterien, die Tausende von Jahren eingefroren waren. Diese Permafrost-Mikroben müssen allerdings einen Wirt finden, um zu überleben. Und im Norden Sibiriens, Alaskas und Kanadas gibt es nur wenige indigene Völker, die zudem selten Kontakt mit Außenstehenden haben.

Das bedeutet, die Ausbreitung von Infektionen wäre wahrscheinlich begrenzt – anders als etwa bei den mückenübertragenen Viren in den Tropen, die von Touristen verbreitet werden. Die wirkliche Gefahr ist somit nicht das Auftauen des Permafrosts an sich, sondern die menschliche Aktivität an diesen Orten. Die Menschen nutzen die arktischen Regionen zunehmend; bei Ölbohrungen oder beim Bergbau graben sie tief in die alten Permafrostschichten.

Wenn Krankheitserreger dort mit einem geeigneten Wirt in Kontakt kommen, könnte dies eine neue Epidemie auslösen. Komplizierend kommt dazu, dass Menschen nicht die einzigen potenziellen Wirte sind. Auch Tiere können als Brücke zwischen Krankheitserreger und Mensch fungieren. Das klassische Beispiel sind Rentiere als Überträger von Anthrax: Menschen können sich durch den Kontakt mit infizierten Tieren oder Tierprodukten infizieren.

Aber auch eine Verbreitung durch Insekten ist möglich. So können sowohl Stechmücken als auch Fliegen Anthrax übertragen. Besorgniserregend ist außerdem, dass lang gefrorene Mikroorganismen ihr genetisches Material mit heutigen Erregern austauschen könnten. Dadurch könnten auch harmlose Mikroben gefährlich werden. Das ist Theorie, aber wir können es nicht ausschließen.

Welche Erreger könnten eine Rolle spielen?

Sowohl Bakterien als auch Viren – wobei von Bakterien die größere Gefahr ausgeht, weil sie resistenter gegen Umwelteinflüsse sind. Anthrax-Sporen etwa können in gefrorenem Boden lange überdauern. Bei den Viren geben eher die DNA-Viren Anlass zur Sorge. Zum Beispiel könnte die globale Erwärmung Erreger aus alten Pocken-Gräbern wieder zum Leben erwecken. RNA-Viren sind weniger stabil und sollten nicht so lange überleben können.

Was tut sich zu diesem Thema in der Forschung?

Bislang gibt es relativ wenig Daten oder Studien zu Mikroben aus dem Permafrost. Ich glaube aber, das wird sich in den kommenden Jahren ändern. Mit Next-Generation-Sequencing verfügen wir jetzt über eine geeignete Technologie, um bisher unbekannte Mikroorganismen zu identifizieren. Wir nehmen eine Probe und sehen alles, was drin ist – das war früher nicht möglich.

Indem wir neue Viren und Bakterien entdecken, die seit Tausenden von Jahren im Permafrost lagern, können wir viel über die Evolution der Mikroben herausfinden. In den letzten zehn Jahren wurden mehrere Tiere aus dem Eis gewonnen, darunter Mammuts und Wölfe. Diese werden derzeit untersucht, um die mikrobiellen Bestandteile – einschließlich Bakterien und Viren – zu entschlüsseln.

Quellen:

1. Die Bundesregierung, 28.05.2019. Tauender Permafrost – eine unterschätzte Gefahr für das Weltklima. www.hausarzt.link/RmUs4, zuletzt abgerufen: 03/2021

2. Wetterdienst.de, 17.05.2019. Ein schlafender Riese erwacht: Permafrost. www.hausarzt.link/tVp8A, zuletzt abgerufen: 03/2021

3. Zeit online, 01.08.2016. Milzbrand in Sibirien ausgebrochen. www.hausarzt.link/HqFAN, zuletzt abgerufen: 03/2021

4. Apothekenumschau, 08.06.2020. Es taut: Lauern Krankheiten im ewigen Eis? www.hausarzt.link/518dW, zuletzt abgerufen: 03/2021

5. Legendre M et al. Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology. DOI: 10.1073/pnas.1320670111

6. Bayerisches Landesamt für Umwelt. Permafrost an der Zugspitze. www.hausarzt.link/mN4uk, zuletzt abgerufen: 03/2021

Gefahr aus dem Permafrost: Lange eingefrorene Mikroben könnten ihr genetisches Material mit heutigen Erregern austauschen.

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