Souvislost mezi změnou klimatu a houbovými chorobami

Ještě na přelomu 21. století byla Valley horečka ve Spojených státech nejasným houbovým onemocněním s méně než 3 000 hlášenými případy ročně, většinou v Kalifornii a Arizoně. O dvě desetiletí později případy údolské horečky explodují, vzrostly více než sedminásobně a rozšířily se do dalších států.

A Valley horečka není sama. Plísňová onemocnění obecně se objevují na dosud neviděných místech a dříve neškodné nebo mírně škodlivé plísně se stávají pro lidi smrtelnými. Jedním z pravděpodobných důvodů této zhoršující se plísňové situace je podle vědců změna klimatu. Posuny teplot a vzorců srážek se rozšiřují tam, kde se vyskytují houby způsobující choroby; Kalamity vyvolané klimatem mohou pomoci houbám se rozptýlit a zasáhnout více lidí; a vyšší teploty vytvářejí příležitosti pro houby, aby se vyvinuly v nebezpečnější původce onemocnění.

Plísně byly dlouhou dobu opomíjenou skupinou patogenů. Již na počátku 21. století vědci varovali, že změna klimatu způsobí rozšíření bakteriálních, virových a parazity způsobených infekčních onemocnění, jako je cholera, dengue a malárie. „Ale lidé se na houby vůbec nezaměřovali,“ říká Arturo Casadevall, mikrobiolog a imunolog z Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health. To proto, že donedávna houby člověka příliš netrápily.

Naše vysoká tělesná teplota pomáhá vysvětlit proč. Mnoho hub roste nejlépe při teplotě kolem 12 až 30 stupňů Celsia (zhruba 54 až 86 stupňů Fahrenheita). Takže i když je pro ně snadné infikovat stromy, plodiny, obojživelníky, ryby, plazy a hmyz – organismy, které neudržují trvale vysokou vnitřní tělesnou teplotu – houbám se uvnitř teplých těl savců obvykle nedaří, napsal Casadevall v přehledu. imunity vůči invazivním houbovým chorobám v roce 2022 Výroční přehled imunologie. Mezi nemnoha houbami, které infikují lidi, patří některé nebezpečné, jako jsou druhy Kryptokok, plísně Penicillium a Aspergillus, byly historicky hlášeny více v tropických a subtropických oblastech než v chladnějších. To také naznačuje, že klima může omezit jejich dosah.

Houby v pohybu

Dnes však oteplování planety může napomáhat šíření některých houbových patogenů do nových oblastí. Vezměte si například údolní horečku. Nemoc může způsobit příznaky podobné chřipce u lidí, kteří dýchají mikroskopické spory houby Coccidioides. Podle nedávné studie Morgana Gorrise, systémového vědce Země v Los Alamos National Laboratory v Novém Mexiku, se dnes klimatické podmínky příznivé pro údolní horečku mohou vyskytnout ve 217 okresech 12 amerických států.

Ale když Gorris modeloval, kde by houby mohly v budoucnu žít, výsledky byly skvělé. Do roku 2100, ve scénáři, kdy emise skleníkových plynů pokračují bez omezení, by rostoucí teploty umožnily Coccidioides rozšířit na sever do 476 okresů v 17 státech. To, co bylo kdysi považováno za onemocnění většinou omezené na jihozápad USA, by se v reakci na změnu klimatu mohlo rozšířit až k americko-kanadské hranici, říká Gorris. To byl skutečný „wow moment,“ dodává, protože to by ohrozilo další miliony lidí.

V pohybu jsou i některá další plísňová onemocnění lidí, jako je histoplazmóza a blastomykóza. Oba, stejně jako údolní horečka, jsou stále častěji vidět mimo oblast, která byla považována za jejich historický areál.

Takové rozšíření rozsahu se také objevilo u houbových patogenů jiných druhů. Houba chytrid, která přispěla k úbytku stovek druhů obojživelníků, například dobře roste při teplotách prostředí mezi 17 a 25 stupni Celsia (63 až 77 stupňů Fahrenheita). Ale houba se stává stále větším problémem ve vyšších nadmořských výškách a zeměpisných šířkách, pravděpodobně proto, že rostoucí teploty činí dříve chladné oblasti pro chytrida přívětivější. Podobně se do vyšších nadmořských výšek, kde byly dříve nepříznivé podmínky, rozšiřuje i rzivost borová, houba, která zdevastovala některé druhy bílých borovic v Evropě a Severní Americe. To ohrozilo další borové lesy. Měnící se klimatické podmínky také pomáhají vyhnat houbové patogeny plodin, jako jsou ty, které infikují banány, brambory a pšenici, do nových oblastí.

Oteplující se klima také mění cykly sucha a intenzivních dešťů, což může zvýšit riziko plísňových onemocnění u lidí. Jedna studie více než 81 000 případů údolní horečky v Kalifornii v letech 2000 až 2020 zjistila, že infekce měly tendenci se objevovat během dvou let bezprostředně po dlouhotrvajícím suchu. Vědci dosud plně nechápou, proč se to děje. Jedna hypotéza tomu ale nasvědčuje Coccidioides přežívá lépe než jeho mikrobiální konkurenti během dlouhých such, poté rychle roste, jakmile se vrátí déšť, a uvolňuje spory do vzduchu, když půda začne znovu vysychat. „Klima tedy neovlivní pouze to, kde se nachází, ale také to, kolik případů máme rok od roku,“ říká Gorris.

Spuštěním intenzivnějších a častějších bouří a požárů může změna klimatu také pomoci sporům hub šířit se na delší vzdálenosti. Lékaři pozorovali neobvykle velké propuknutí údolní horečky těsně po prašných bouřích nebo jiných událostech, které nakoply oblaka prachu. Podobně výzkumníci zjistili nárůst infekcí Valley horečkou v kalifornských nemocnicích po rozsáhlých lesních požárech až do vzdálenosti 200 mil daleko. Vědci tento jev viděli i u jiných druhů: Prachové bouře pocházející z Afriky se podílely na přesunu půdní houby zabíjející korály do Karibiku.

Výzkumníci nyní odebírají vzorky vzduchu v prachových bouřích a lesních požárech, aby zjistili, zda tyto události mohou skutečně přenášet životaschopné houby způsobující nemoci na dlouhé vzdálenosti a přinášet je lidem, což způsobuje infekce. Pochopení takového šíření je klíčem k tomu, abychom zjistili, jak se nemoci šíří, říká Bala Chaudhary, houbový ekolog z Dartmouth College, který je spoluautorem přehledu šíření hub v roce 2022. Roční přehled ekologie, evoluce a systematiky. Ale je před námi dlouhá cesta: Vědci stále nemají odpovědi na několik základních otázek, jako například kde v prostředí žijí různé patogenní houby nebo přesné spouštěče, které uvolňují spory hub z půdy a přenášejí je na velké vzdálenosti, aby se usadily v nová místa.

Vyvíjející se tepelná tolerance

Pomoc existujícím houbovým chorobám dostat se na novější místa není jediným účinkem změny klimatu. Oteplování může také pomoci dříve neškodným houbám vyvinout si toleranci vůči teplu a stát se smrtelnějšími. Vědci už dávno vědí, že houby jsou toho schopné. V roce 2009 například výzkumníci ukázali, že houba – v tomto případě patogen, který infikuje stovky hmyzích škůdců – se může vyvinout a růst při 37 stupních Celsia, což je o pět stupňů více než její předchozí horní teplotní limit, po pouhých čtyřech měsících. Nedávno výzkumníci vypěstovali nebezpečný lidský patogen, Cryptococcus deneoformans, a to jak při 37 stupních Celsia (podobné teplotě lidského těla), tak 30 stupních Celsia v laboratoři. Vyšší teplota spustila pětinásobný nárůst mutací v DNA houby ve srovnání s nižší teplotou. Vědci spekulovali, že rostoucí globální teploty by tak mohly pomoci některým houbám rychle se přizpůsobit a zvýšit jejich schopnost infikovat lidi.

Existují i ​​příklady z reálného světa. Před rokem 2000 byla rzi pruhovaná, která devastuje úrodu pšenice, omezena na chladné, vlhké části světa. Ale od roku 2000 se některé kmeny houby lépe přizpůsobily vyšším teplotám. Tyto robustnější kmeny nahradily starší kmeny a rozšířily se do nových oblastí.

To je znepokojující, říká Casadevall, zvláště s teplejšími dny a vlnami veder, které jsou stále častější a intenzivnější. „Mikrobi mají skutečně dvě možnosti: přizpůsobit se, nebo zemřít,“ říká. „Většina z nich má určitou schopnost se přizpůsobit.“ Jak změna klimatu zvyšuje počet horkých dnů, evoluce bude silněji selektovat houby odolné vůči teplu.

A jak funguje v prostředí, přizpůsobuje se, aby tolerovalo teplo, některé by mohly být dokonce schopné prolomit lidskou teplotní bariéru.

Možná se to už stalo. V roce 2009 lékaři v Japonsku izolovali neznámou houbu z ušního výtoku 70leté ženy. Tato nová houba v medicíně, která dostala jméno Candida auris, se brzy rozšířila do nemocnic po celém světě a způsobila život ohrožující infekce krevního řečiště u již nemocných pacientů. Světová zdravotnická organizace nyní uvádí Candida auris patří mezi svou nejnebezpečnější skupinu houbových patogenů, částečně proto, že houba vykazuje rostoucí odolnost vůči běžným antimykotikům.

„V případě Indie je to opravdu noční můra,“ říká Arunaloke Chakrabarti, lékařská mykoložka z Postgraduálního institutu lékařského vzdělávání a výzkumu v indickém Chandigarhu. Když C. auris byl poprvé hlášen v Indii před více než deseti lety, byl na seznamu nízko Candida druhy ohrožující pacienty, říká Chakrabarti, ale nyní je to hlavní příčina Candida infekce. V USA počet případů prudce vzrostl z 63 v letech 2013 až 2016 na více než 2 300 v roce 2022.

Kde se C. auris přijít tak náhle? Houba se objevila současně na třech různých kontinentech. Každá kontinentální verze houby byla geneticky odlišná, což naznačuje, že se objevila nezávisle na každém kontinentu. „Není to tak, že by někdo vzal letadlo a nesl je,“ říká Casadevall. „Izoláty spolu nesouvisí.“

Vzhledem k tomu, že všechny kontinenty jsou vystaveny účinkům změny klimatu, Casadevall a jeho kolegové si myslí, že roli mohlo hrát globální oteplování způsobené člověkem. C. auris mohly vždy existovat někde v prostředí – potenciálně v mokřadech, kde výzkumníci získali další patogenní druhy Candida. Klimatické změny, tvrdili v roce 2019, mohly houbu znovu a znovu vystavit teplejším podmínkám, což umožnilo některým kmenům, aby se staly dostatečně tolerantními vůči teplu, aby infikovaly lidi.

Následně vědci z Indie a Kanady zjistili C. auris poprvé v přírodě, na Andamanských ostrovech v Bengálském zálivu. Tato „divoká“ verze C. auris rostly mnohem pomaleji při teplotě lidského těla než u nemocničních verzí. „To, co mi naznačuje, je, že tyto látky jsou v celém prostředí a některé izoláty se přizpůsobují rychleji než jiné,“ říká Casadevall.

Stejně jako jiná vysvětlení pro C. auris‘Casadevallův původ je pouze hypotéza, říká Chakrabarti, a stále je třeba ji dokázat.

Jedním ze způsobů, jak vytvořit souvislost se změnou klimatu, říká Casadevall, by bylo zkontrolovat staré vzorky půdy a zjistit, zda ano C. auris v nich. Pokud starší verze houby nerostou dobře při vyšších teplotách, ale časem začnou, byl by to dobrý důkaz, že se přizpůsobují teplu.

V každém případě je třeba brát vážně možnost, že vyšší teploty přinesou lidem nové houbové patogeny, říká Casadevall – zvláště pokud houby odolné vůči lékům, které v současnosti infikují druhy hmyzu a rostlin, budou schopné růstu při teplotě lidského těla. „Pak se ocitneme s organismy, které jsme nikdy předtím neznali, jako Candida auris.“

Lékaři se již setkávají s novými plísňovými infekcemi u lidí, jako je pět nových druhů Emergomyces které se objevily většinou u pacientů infikovaných HIV na čtyřech kontinentech a první záznam o Chondrostereum purpureum — houba, která infikuje některé rostliny z čeledi růžovitých — infikující rostlinného mykologa v Indii. I když tyto nově se objevující choroby nebyly přímo spojeny se změnou klimatu, zdůrazňují hrozbu, kterou houbové choroby představují. Pro Casadevall je vzkaz jasný: Je čas věnovat větší pozornost.