互动科普

瘟疫逼近北极

由于北极地区气温逐渐变暖，无论是当地的麝牛（musk oxen）还是城市居民，都饱受着疾病的威胁。

撰文 克里斯托弗 · 所罗门（Christopher Solomon） 翻译 孙明伟 审校 高福

加利福尼亚大学戴维斯分校的特蕾西·戈尔茨坦（Tracey Goldstein）和同事试图寻找病源，解释海獭数量急剧减少的原因。结果让他们大吃一惊：他们在海豹身上发现了瘟热病毒。在20多年的时间中，类似犬瘟热病的海豹瘟热病已经在大西洋的海豹中传播开来，在欧洲海岸沿线，超过5万只海豹死于瘟热病。现在，已经牵连到加拿大和美国东部沿海的海豹了，甚至连北太平洋也出现了海豹瘟热病。

问题是，这些疾病是怎么传播到这里的？

调查结果很快显示，元凶很有可能是北极海冰，更进一步说，是融化的海冰：2002年，北欧海豹瘟热病大爆发，而恰好在那年的夏季，北极海冰最少。戈尔茨坦由此推断，正在融化的北极海冰为疾病的传播打开了一条西北通道，被感染的大西洋哺乳动物，比如环斑海豹，有机会和来自北太平洋的哺乳动物接触，或者它们的粪便混合在海水里后，把疾病传播给了那里的海獭。阿留申群岛海獭的病毒DNA片段与2002年北欧大爆发的病毒片段恰好一样，就是最有力的证据。

现已成为海洋生态系统健康诊断与监测实验室（Marine Ecosystem Health Diagnostic and Surveillance Laboratory）负责人的戈尔茨坦说，尽管这个理论受到一些人的质疑，但如果假设成立，对于北极和太平洋的海洋哺乳动物，尤其是斑海豹，病毒的传播会威胁到它们的生存。更严重的是，其他物种也会遭遇侵袭，因为西北通道中还会出现别的物种和它们附带的排泄物。种种连锁反应都为疾病的交叉感染埋下了隐患。例如，在2010年的夏天，科学家对大西洋和太平洋的北极露脊鲸做了标记，利用卫星进行追踪，结果发现来自这两个地方的北极露脊鲸在西北通道相遇了，可以说，这是从1.2万年前的全新世以来，这些露脊鲸的首次相遇。

在高纬度地区，气温变得更快，许多生活在高纬度地区陆地和海洋中的动物们，也逐渐受到了疾病的威胁。过去50年中，阿拉斯加的平均温度上升了1.9℃，而全球平均气温仅上升0.7℃。阿拉斯加的冬季升温甚至比夏季更快，平均可升高2.6℃。温暖的气候为病原体与寄生虫的生存和传播创造了适宜的环境，同时，又吸引着更多携带疾病的动物和害虫（如扁虱）开始北移。

迁移也会给人类来带来不少麻烦。在这个界限逐渐被打破、隔离屏障逐渐缩小的世界，动物可以非常迅速、容易地将疾病传播给人类。事实上，自1940年以来，世界上超过60%的新兴传染性疾病都是由动物传播给人类的，包括现今流行的埃博拉病毒和曾经广泛传播的非典（SARS）病毒。美国国家过敏与传染病研究所（National Institute of Allergy and Infectious Diseases）分子寄生虫学部门的负责人迈克尔·格里格（Michael Grigg）说，“如果动物生病了，我们人类也会跟着生病。”

动物种群会因为疾病种类的改变而改变，种群的变化又会威胁本土居民的生态系统和食物供应。不过，直到今天，科学家才开始认识到这一发现的重要性。牛津大学全球卫生专家克莱尔·赫弗南（Claire Heffernan）说，“北极就像是一个装着传染性疾病和气候变化的潘多拉魔盒。”

快速适应新环境

北极地区气候不断变暖，使得寄生虫更易成熟，也更易传播疾病。有个惊人的例子是麝牛肺蠕虫（Umingmakstrongylus pallikuukensis），一种生活在麝牛体内的寄生虫。麝牛体毛浓密、蓬乱，体臭强烈，自冰河纪以来一直存活到现在。本来，肺蠕虫已经与宿主达成了一种奇妙的平衡关系：麝牛允许长度可达65厘米的雌性蠕虫在其巨大的肺囊中产卵。虫卵孵化后，麝牛将幼虫咳出，再将它们吞下，并通过粪便排出。随后，这些幼虫会被北极蛞蝓和蜗牛黏糊糊的身体粘住，当牛在吃草时，会吃掉这些腹足动物，于是肺蠕虫又会重新回到了麝牛体内。

即使在夏季，北极的气候也不够暖和，肺蠕虫的入侵会因此受到限制。因为在气温不够高的情况下，蛞蝓和蜗牛身上的幼虫无法顺利发育，很难感染麝牛，所以它们不得不以非成熟形态越冬，在来年的夏季继续发育。

但是，“我们已经碰到‘转折点’了，”加拿大卡尔加里大学生态系统公共卫生专业的副教授苏珊·库茨（Susan Kutz）说。现在，随着温暖气候的持续时间增长，寄生虫只需一个夏天就能发育成熟，而不像以前一样需要两个夏季。库茨认为，寄生虫被麝牛吞进肚子后，很可能就能完成整个生命周期，”产生更多繁殖和传播的机会。

气势汹汹的肺蠕虫大军正在向前挺进：2008年，库茨和同事发现，它们的入侵范围已经向北扩展了数百千米，延伸到加拿大西部北极群岛中的维多利亚岛，在这个岛上生活的麝牛占全球总数的30%。如今，岛上所有的麝牛都已经感染了肺蠕虫。

寄生虫入侵仅是双重魔咒之一。温暖舒适的夏季对不同动物来说，影响也不同。在一个理想的环境中，仅仅是麝牛肺蠕虫不会给动物带来多少不幸。库茨说，“麝牛通常只会像吸烟的人一样咳嗽或者产生类似的症状。但温暖的天气也会对麝牛造成影响——对它们来说，暖和的天气反而是坏天气”。由于麝牛的肺部充满了肺囊，在高温下，肺囊更容易受损，肺功能会减弱，可能因此发生供能不足造成身体虚弱，让许多疾病有机可趁。库茨说，“这就关乎生死了。”

可以肯定的是，麝牛的数量在急剧下降。当地居民也越发担心，因为他们的生存与这些动物密切相关。麝牛可以用作食物，同时也能为居民提供生活原料。

蚊子和蜱虫的天堂

随着气候逐渐变暖，越来越多的植物和动物向北迁移，协助了传染病扩散。例如，在俄罗斯，森林以每年一公里的速度向苔原地貌推进。地鼠、棕野兔、刺猬、野猪、麋鹿和十多种新发现的鸟类也随之迁移，占领这些向北扩展的针叶林。

随着宿主的迁移，蜱虫也开始了向北入侵之旅。在北美，蜱虫会在秋季寄生在麋鹿等动物身上，依靠它们的体温熬过寒冬。2013年，辛蒂亚·柏仓加代（Cyntia Kayo Kashivakura）在加拿大西北部一块原住民居住的高地上发现，这里1/6的麋鹿已被蜱虫感染，而蜱虫在该地区出现尚属首次。

在北极，蜱虫和其他病原体不仅会入侵动物。居住在北极附近的400万居民也同样面临着类似的威胁。除了十分之一的居民生活在小村庄以外，其余的居民都生活在30万人口左右的城市中，如俄罗斯的摩尔曼斯克（Murmansk）。近年来，城市持续扩张，随着能源勘探和旅游业的发展，不断地有新的居民迁入。瑞典就是一个典型的例子，在2011年和2012年期间，当地连续出现了多起蜱虫叮咬导致脑肿胀的病例，创造了瑞典的最高致病记录。逐渐变暖的气候和延长的生长季节，使狍（雌性蜱虫在该地区主要的宿主）向北开拓着它们的生存空间。实验数据表明，在温暖的气候条件下，蜱虫的唾液腺中的病毒浓度会积攒到很高的水平，当蜱虫叮咬宿主时，高浓度的病毒就会侵入宿主，引发感染。

蚊子也在瑞典横行，它们四处传播土拉热弗朗西斯杆菌（Francisella tularensis），这种病菌会引发土拉菌病（俗称兔热病）。患病后，患者会产生高烧、炎症，严重时甚至引发死亡。上世纪50年代的冷战时期，苏联和美国都想利用这种致命的细菌制造生化武器。现在，在瑞典，该细菌的变种会导致感染者出现类似流感的症状，病期能持续一周左右。科学家尚未找出蚊子和土拉菌病肆虐的原因，但瑞典于默奥大学的科学家安德斯·斯约斯德特（Anders Sjöstedt）认为，在夏末时出现的高温天气可能是关键所在，而且这种威胁的情况会越来越糟。根据斯约斯德特和同事的猜想：到本世纪末，这种疾病在一些高危国家暴发的时间将由3周半延长至6周半。

人类同样面临其他方面的威胁。气候变暖会改变当地动物的栖息方式，从而促进疾病向人类的传播。2006到2007年的冬天，瑞典北部曾暴发了一场病毒感染事件，共有近500人感染了汉坦病毒（hantavirus）。这些患者可能接触过患病啮齿动物的粪便和尿液，因而被病毒感染。汉坦病毒会引起流行性出血热，严重的病毒性出血热还会致死。这次暴发，高达30%的感染者接受了住院治疗，其中至少3人死亡。

对于这种病例，病理学家给出了一种看似古怪但又在情理之中的解释：因为气温持续上升，冬天不再降雪，而是下雨或者冰雹。对于需要使用积雪抵御寒冷并且躲避捕食者的红背鼠平来说，它们失去了原来的掩护，变得无处可去。科学家推断，当瑞典北部持续25～31天没有积雪时，这些非常容易携带汉坦病毒的鼠平鼠就会跑到居民的谷仓和房屋里寻找藏身之处，从而将病毒传播给人类。更令人担忧的是，瑞典的冬天会变得越来越湿热。

从环斑海豹到灰海豹

让人担忧的不仅是陆地的迁移。随着中纬度海水不断升温，鱼类和海洋哺乳动物也在寻找更凉爽的海域，不断向极地迁移。在靠近北极的地区，科学家发现了越来越多的海源性致病菌。例如，鳕鱼海域（世界上最重要的渔场之一）中的鳕鱼不断游向北极高纬度地区，现已到达挪威东北部的巴伦支海。这些鱼类迁移的同时，会把身上携带的病毒带到这片海域。随之而来的捕食者也会带来更多的病毒。

有时候也会发生相反的情况：北极附近出现的病原体能在新的栖息地找到肆掠的沃土。例如，灰海豹为了觅食会跟随鱼群游向新海域。2012年2月，在新斯科舍海岸的干草岛上，人们发现了400只灰海豹幼崽的遗体，这一数量已达该地区每年新生幼崽数的1/6。科学家认为，罪魁祸首是一种类似于犬肉孢子虫 （Sarcocystis canis）的寄生虫，它是一种与疟疾病原体有关的单细胞生物。尽管这种寄生虫并不总是致命的，但对于某些种群，很可能会引发疾病并导致大面积死亡的现象。

科学家检测了10余种北极海洋中的哺乳动物，发现了潜在的元凶——环斑海豹。这种海豹常见于加拿大的北极地区，它们大部分时间生活在海冰上。一项即将发表的研究提到，根据英属哥伦比亚大学兽医学博士凯蒂·哈曼（Katie Haman）所说，环斑海豹要么是犬肉孢子虫的携带者，然后传播给其他动物，要么就是“最终宿主”，犬肉孢子虫能在它们体内完成有性繁殖，产出有传染性的虫卵，虫卵会随粪便排放到环境中。随后，这些虫卵就可以感染其他动物引发疾病，比如灰海豹。哈曼的导师格里格也说，这是首次发现环斑海豹和灰海豹具有交叉点，纽芬兰的渔民可以证明这一点。在接下来的研究中，科学家希望在环斑海豹身上找到虫卵，验证海豹是否是该寄生虫的最终宿主。

不妙的是，格里格的团队在检测北极哺乳动物的过程中，发现了多种新的微生物病原体。格里格不禁感叹到，北极就如同一片未知的处女地，如果我们忽视它的问题，后果将不堪设想。

疾病背后的思考

多年以来，北极极度寒冷的气候条件、冰封雪冻的地理环境和人迹罕至的气候状况，都形成了一道天然的屏幛，将病菌远远地挡在了外面。当地的野生动物也已经习惯了这样隐居般的生活——没有疾病的侵扰，没有各种各样的物种。一些科学家还说，候鸟每年都会向北迁徙，就是为了躲避寄生虫，远离掠食者，以便在春天集中精力繁衍生息。

眼下，各种致病因素正在进行一场混乱的重组，这就是科学家所说的“生态系统重组”。物种间正在以一些奇怪的、前所未见的方式交流融合。比如，在阿拉斯加的喀克托维科 （Kaktovik） 地区，外来的北极熊和当地的灰熊竟开始打斗甚至交配。2011年，因为楚科奇海（Chukchi Sea）浮冰融化消失，海象们失去了原有的夏季栖息地，20 000头海象不得不在阿拉斯加海岸登陆。科学家表示，任意入境的外来者、逐渐拥挤的人群、日渐增大的生存压力，都有可能增加疾病的传播速度。

北极疾病加重的情况是大势所趋：在气候变化之下，全球都面临着疾病多发的威胁。病毒、真菌、寄生虫不仅在北方肆虐，在热带生态系统中，也同样侵略着珊瑚礁和热带雨林。接着，热带地区的病原体又轮番向温带地区进发，典型的登革热正在美国佛罗里达和得克萨斯州蔓延。

客观地说，北极暂时还不会因这些传染病的蔓延而土崩瓦解，潜在的疾病大爆发也受到了一定制约。而且，一些野生生物也可能因气候变暖而受益：黑色布兰特鹅喜欢盐沼环境，当永久冻土层开始解冻，沿海地带缓慢下沉，它们将在阿拉斯加北坡找到更多的栖息地。据阿拉斯加大学费尔班克斯分校的副教授卡斯滕·许弗（Karsten Hueffer）解释，气候变暖还会减少一些疾病的发作，例如，阿拉斯加的狂犬病仅存在于北极狐出没的地方，如果红狐大量繁殖，取代了北极狐，那么狂犬病致病的情况也会明显改善。

尽管如此，科学家几乎每个月都会在北方野生动物中找到各种奇怪的疾病：北极熊出现秃头症，海鸟患上家禽霍乱等。目前还很难确定，导致这些案例被发现的，究竟是疾病本身不断涌现，还是人为增加的关注度。但科学家一致认为，最需要着手去做的事情，是深入了解这些疾病的基本情况。可是，这个任务极具挑战性，因为北极遥远而辽阔，往返北极耗费巨大，而且旅途本身也危险重重。科学家们根据自己多年的经验预测，一个更深层次的问题正在浮出水面。

越来越多的研究也有助于世界各国商议讨论，在各类解决方案上达成一致。“目前我们商量的是如何瓜分那里的资源，”赫弗南说，各国都试图在极地上插上自己国家的国旗，争夺海床和石油，“而我们真正该考虑的是那里的生物安全问题。”她又提到，应该在降低疾病爆发率、预防新病原体的巨大威胁上达成一致。同时，各国需要立即协同作战。

寄生虫研究专家格里格说，“多年以来，北极一直与世界其他地区保持隔离状态，已经形成了自身独有的动态平衡，”病原体寄生于各自的宿主中，并与宿主达成了某种平衡。他同时认识到，“但是，当面对一个全新的环境，这些病原体将被解放出来，从而引发巨变，甚至使整个种群消失。”

格里格继续解释说，有时候，这些新的变化不会引起太大的混乱和动荡，可以在短时间内重新恢复平衡。比如，美国首次发现西尼罗河病毒时，曾引起极大的恐慌，但这种病毒却没有造成严重的疾病。不过，当年印第安人首次遭遇鼠疫和天花病毒时，却又是另一种状况。格里格说，“有时，改变会是灾难性的。”

本文译者 孙明伟是中国科学院微生物研究所博士研究生，研究方向主要为分子免疫学。

本文审校 高福是中国科学院院士、中国科学院微生物研究所博士生导师，研究方向主要为病原微生物与免疫学。