這是《腸道產(chǎn)業(yè)》第 905 篇文章

2019 年 11 月，美國國家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院舉辦了一次研討會，以商議如何對付一種新出現(xiàn)的疾病威脅——并不是新冠肺炎，他們早在新冠發(fā)生的幾個月前就開始討論這件事情了。事實上，他們正在試圖弄清楚如何處理這群被困在冰川、冰原和永久凍土中的微生物，這些微生物正隨著全球變暖和冰川融化而被陸續(xù)釋放出來。

在會議期間，來自俄羅斯科學(xué)院的 Alexander Volkovitskiy 講述了一件令人震驚的事件。這件事情發(fā)生于 2016 年的俄羅斯北部海岸的亞馬爾半島。

亞馬爾半島的原住民在島上放養(yǎng)了數(shù)十萬只馴鹿。2016 年的那個夏天，氣溫反常地暖和，導(dǎo)致一些永久凍土融化了。而這些凍土中有著可引起炭疽病的細(xì)菌，它們被困于半島上的凍土中一個多世紀(jì)了，2016 年異常的天氣讓它們得以從土壤中冒出來，并像野火一樣傳播開來，引發(fā)了一場疫情。在這場疫情得到控制之前，有 2000 多頭馴鹿因此死亡，并且導(dǎo)致數(shù)十人感染，包括一名死亡的無名男孩。

這個故事可能預(yù)示著即將發(fā)生的事情。隨著地球冰區(qū)融化，長期休眠的微生物將不可避免地重現(xiàn)于陽光之下。永久凍土中的有機(jī)物中充滿了微生物，甚至冰川和冰原也不是人們曾經(jīng)想象的那種原始環(huán)境。

這些微生物中的一些已經(jīng)被困了數(shù)百萬年，隨著全球變暖，它們被解凍并復(fù)活的可能性有多大？如果它們復(fù)蘇了，它們會給人類帶來什么樣的風(fēng)險？我們有可能接觸到曾經(jīng)感染尼安德特人和丹尼索瓦人的古老微生物嗎？如果我們要與這種潛在威脅作斗爭，那么上述這些問題都需要我們一一回答。

地球表面約 10%被冰雪覆蓋：橫跨 1570 萬平方公里的南極洲和格陵蘭島大冰原，巨大的漂浮在海上的冰塊，無數(shù)沿著山坡和山谷緩緩滑落的冰川。僅北半球就有 2300 萬平方公里的永久凍土，主要分布在西伯利亞、青藏高原和北美的偏遠(yuǎn)地區(qū)，這些土壤至少連續(xù)兩年保持在 0℃ 以下。

然而，氣候變化正在改變這一切。溫室氣體的排放已使地球溫度升高了 1.1℃。在北極，全球變暖導(dǎo)致的溫度上升至少是這個數(shù)字的兩倍，甚至可能是三到四倍。北極海冰的面積正在縮小，2050 年海冰面積可能會下降到 100 萬平方公里以下。冰川正不斷地向山谷深處退縮，而南極洲和格陵蘭島的冰層正慢慢地從邊緣開始崩塌。

隨著這些變化的發(fā)生，藏在冰雪和永久凍土中的東西都會被釋放出來，所以我們需要知道那里究竟有什么微生物。

最早的探索之一發(fā)生在一個多世紀(jì)前——1911 年至 1914 年的澳大拉西亞南極探險。這是一次令人悲傷的事件，在該次探險中，兩名隊員死亡，還有一名隊員精神崩潰。但探險隊的首席醫(yī)生 Archibald McLean 成功地從南極冰層中培養(yǎng)出了細(xì)菌、真菌和原生動物，甚至當(dāng)他向冰層下挖了 2 米多時，依然發(fā)現(xiàn)了生命。

McLean 在 1918 年的《自然》雜志上發(fā)表了他的發(fā)現(xiàn)。他頗有遠(yuǎn)見地提出，這些微生物被風(fēng)帶到了南極洲，然后像雪花一樣落到了這片地上。他寫道：“當(dāng)它們到達(dá)冰面時，冰凍的生物體......開始了新的生命史?！?/p>

從那時起，人們已經(jīng)清楚地認(rèn)識到，冰雪可以容納繁多的微生物。例如，2013 年，密歇根理工大學(xué)的 Trista Vick-Majors 探究了惠蘭斯湖，該湖位于西南極冰原表面以下 800 米處。

“我本以為我們能檢測到什么東西都是意外幸運了，”她說，“結(jié)果那里存在的東西比我們預(yù)期的要多得多?！彪S后的研究發(fā)現(xiàn)，盡管寒冷和黑暗，但整個生態(tài)系統(tǒng)中具有不同生活方式的細(xì)菌和其他微生物都生活在一起。

也許我們不應(yīng)該感到驚訝：惠蘭斯湖是由液態(tài)水構(gòu)成的，即使它位于一個相當(dāng)極端的地方。當(dāng)溫度在 0℃ 的上下幾度之內(nèi)時，許多微生物仍然可以生存。例如，在南美洲安第斯山脈的冰川上，冰晶之間有涓涓細(xì)流，智利科技、知識和創(chuàng)新部的 Pamela Santibá?ez 在這里發(fā)現(xiàn)了大量的微生物。她說：“我可以在雪和冰之間看到活動細(xì)菌。” 

然而，當(dāng)你深入冰原，進(jìn)入有數(shù)千年歷史，且遠(yuǎn)比 0℃ 更冷的冰層時，生命會變得稀少。Santibá?ez 和她的同事們還在南極西部冰架分界線的冰芯中尋找微生物，該冰芯有著 6.8 萬年前形成的冰。

幾千年來，微生物的豐度不斷變化，且受到氣候變化的影響。而且，較老冰層中的微生物受到了嚴(yán)重破壞。Santibá?ez 說：“在零下 30℃ 的冰層中發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞已經(jīng)被凍存了 2.5-3 萬年，它們的狀態(tài)非常糟糕?！?/p>

不過，這傳遞了一個令人放心的信息是：雖然我們可以在幾千年前的冰層中檢測到微生物，但微生物的數(shù)量很少，而且它們并不是很茁壯。然而，這并不意味著冰層中什么都不能存活。

在 2007 年的一項研究中，研究人員設(shè)法從 800 萬年前的南極冰層中培養(yǎng)出細(xì)菌。幸運的是，那些經(jīng)受住了嚴(yán)寒考驗的并不是那些讓人生病的細(xì)菌。事實上，感染人類的細(xì)菌適應(yīng)于在我們的體溫下生活，所以它們不太可能在零度以下長期生存。

真菌也是如此。已知約有 300 種真菌對人類有致病性，包括新生隱球菌，它可能導(dǎo)致危險的肺部感染。從北部的格陵蘭島和斯瓦爾巴特群島到南部的南極洲的冰層中，乃至冰川消退時留下的泥漿中都發(fā)現(xiàn)了真菌。而且，南極洲的冰層出現(xiàn)了可以在實驗室里生長的真菌。但再次提醒，這些真菌數(shù)量很小，它們不是對我們有危險的物種。

這一模式也適用于冰川冰，盡管它通常比冰原更年輕、更不冷。“冰川是地球上最干凈的地方，”俄亥俄州立大學(xué)花了幾十年的時間探索這些冰河的 Lonnie Thompson 說，“當(dāng)我們在野外的時候，會喝那些冰川融化的水。到目前為止，我們的實地考察隊中沒有人因飲用這種水而出現(xiàn)任何問題。”

因此，看起來我們似乎不必太擔(dān)心從冰原和冰川中涌現(xiàn)出的細(xì)菌和真菌。但是病毒呢？那些只是簡單活著的微小結(jié)構(gòu)。

1999 年，研究人員在格陵蘭島存在 14 萬年的冰川中發(fā)現(xiàn)了一種可以感染西紅柿和其他植物的病毒。五年后，另一個小組提出，冰可能作為致病病毒的儲存庫，包括甲型流感病毒、引起胃腸炎的 caliciviruses 病毒和某些腸道病毒（包括脊髓灰質(zhì)炎病毒）。不過，幾乎沒有證據(jù)支持這一觀點。

其他相關(guān)研究的結(jié)論令人放心。而且，盡管一項在極咸的北極水中發(fā)現(xiàn)了大量的病毒，但大多數(shù)病毒是專門感染細(xì)菌的，不會對人類構(gòu)成風(fēng)險。

同樣，Thompson 團(tuán)隊 2021 年在西藏的冰芯中發(fā)現(xiàn)了一系列病毒，那里的冰層有高達(dá) 1.5 萬年的歷史。不過這些病毒大多數(shù)也是只感染細(xì)菌?！霸谳^溫暖的冰川表面上會存在微生物和病毒，”Thompson 說，“細(xì)菌是可以在寒冷中生存的物種，而病毒則寄生在它們身上。這是一個生態(tài)系統(tǒng)?！?/p>

與細(xì)菌相比，關(guān)于冰中病毒的研究要少得多。但是我們確實知道它們是被風(fēng)吹向那里的，而且病毒只有在大量存在時才具有傳染性。Vick-Majors 認(rèn)為這些事實令人振奮。“降落在那里的那波空氣中可能含有幾種對人體有害的病原體，”她說，“我只是不認(rèn)為它們會有足夠多的、能構(gòu)成威脅的數(shù)量?！?/p>

雖然冰川和冰原釋放的微生物不太可能讓我們生病，但它們也不是完全無害的。

“它們將進(jìn)入河流系統(tǒng)，”英國格拉斯哥大學(xué)的 Karen Cameron 說，“它們將被埋在湖泊、峽灣下游環(huán)境和近岸環(huán)境中的沉積物和有機(jī)質(zhì)堆積物中?！?/p>

她已經(jīng)證明，格陵蘭冰原融化的水將微生物帶到下游很遠(yuǎn)的地方，這些微生物很可能可以在它們的新家保持活躍。這些生物中有許多是稀有的，因此沒有得到很好的研究，很難預(yù)測它們會做什么。

Cameron 說：“我們真的不知道生態(tài)將如何變化，以及這種生態(tài)變化會帶來什么樣的后果。”

然而，在這一點上，你可能想知道為什么美國國家科學(xué)院擔(dān)心來自冰凍地區(qū)的疾病。關(guān)鍵是雖然冰是相當(dāng)安全的，但永凍土卻不是。土壤等有機(jī)物是更適合病原微生物生長的環(huán)境，因此永凍土很可能含有各種有害物質(zhì)。

2016 年俄羅斯爆發(fā)的炭疽熱只是一個例子。在阿拉斯加凍土中挖掘出的人類遺骸中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 1918 年西班牙流感病毒的完整基因組。在一具有 300 年歷史的西伯利亞木乃伊中發(fā)現(xiàn)了一種變種病毒，該病毒與導(dǎo)致天花的病毒有關(guān)。有 700 年歷史的冰凍馴鹿糞便被證明含有兩種病毒的基因痕跡，盡管這兩種病毒并不會感染我們。

一類被稱為巨型病毒（giant viruses）的微生物也出現(xiàn)了。2014 年，法國艾克斯-馬賽大學(xué)的 JeanMichel Claverie 領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組在西伯利亞永久凍土中發(fā)現(xiàn)了它們。

這些闊口罐病毒不同于大多數(shù)已知的病毒，它們體型更大，基因組更精細(xì)，并且它們在冰中完好無損地保存了 3.4 萬年。它們不會對我們構(gòu)成威脅，因為它們會感染被稱為原生動物的單細(xì)胞動物。

但是這些病毒的石器時代起源提出了一種耐人尋味的可能性，即解凍的永久凍土可能使人們接觸到曾經(jīng)生活在該地區(qū)的現(xiàn)已滅絕的祖先人類所感染的病原體。

Claverie 的團(tuán)隊在研究整個生物群落的遺傳物質(zhì)時也發(fā)現(xiàn)了其他病毒，或者至少是其他病毒的基因。

他說：“當(dāng)我們做宏基因組分析時，我們確實看到了與常見病毒相對應(yīng)的序列信號。”其中一些顯然是不受歡迎的，包括痘病毒和非洲豬瘟病毒?！拔覀冊谛蛄蟹矫婵吹搅嗽S多經(jīng)典的病毒?！?/p>

Claverie 說，“我們當(dāng)然不會試圖恢復(fù)這些，因為那將是危險和愚蠢的行為，而且我們不想成為下一次大流行疾病的一部分。”然而，他認(rèn)為真正的風(fēng)險在于危險的病毒可能會意外地從永久凍土中逃出。

Claverie 說，冰凍的北部部分地區(qū)現(xiàn)在正在被開發(fā)。例如，在西伯利亞，露天煤礦有時會在靠近人們居住的地方挖掘。這需要移除可能有幾十萬年歷史的永久凍土層?！澳悴恢滥抢镉惺裁矗彼f，“這都是在公開場合進(jìn)行的，而不是在某個生物安全的實驗室。這里才是真正的危險所在?！?/p>

美國國家科學(xué)院對此表示贊同。參加 2019 年會議的代表們得出結(jié)論，我們需要加強(qiáng)北極的疾病監(jiān)測，以盡快發(fā)現(xiàn)任何疫情，并將其扼殺在萌芽狀態(tài)。這是基本的公共衛(wèi)生做法，但挑戰(zhàn)在于如何在偏遠(yuǎn)地區(qū)建立和運行這些系統(tǒng)，因為那里的原住民有時對西醫(yī)持懷疑態(tài)度。

對我們大多數(shù)人來說，要做的事情就是正確看待這一點。危險是真實的，且需要積極應(yīng)對，但它并不預(yù)示著世界末日的到來。

“我不認(rèn)為現(xiàn)在的猜測會發(fā)生，即一些全球性的大流行病會從北極解凍開始并蔓延到全球，”Vick-Majors 說，“但這肯定會對北部地區(qū)產(chǎn)生威脅。”生活在北極和西伯利亞等地的人們已經(jīng)看到他們周圍的環(huán)境正在融化?，F(xiàn)在，他們面臨著致命感染的額外威脅。除非我們采取行動，否則2016年的炭疽疫情可能是眾多疫情中的第一起。

原文鏈接：

https://www./article/mg25333743-200-could-ancient-viruses-from-melting-permafrost-cause-the-next-pandemic/

作者｜Michael Marshall

編譯｜Alex Zhang

審校｜617

編輯｜咲