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冻土融化,远古病菌重见天日

admin  发表于 2017年12月30日

今年夏天,西伯利亚偏远地区一名12岁男孩因感染炭疽病丧命。对约100名同样来自亚马尔半岛(Yamal Peninsula)的疑似病例进行诊断后,医院发现至少还有20人感染了这种可能致命的疾病。此外,该地区还有超过2300头驯鹿也死于炭疽感染。

诱发这一切的原因是什么?答案是,正在融化的永久冻土。据俄罗斯官方消息,融化的永久冻土(一种永久性冻结的土层)将之前封存的炭疽杆菌(Bacillus anthracis)孢子释放到邻近水体和土壤,污染了人和动物的食物。这是该地区75年来首次爆发炭疽疫情。

多年前,研究者就预言,全球变暖的影响之一就是,冻结在永久冻土内的物质,比如古老的细菌,可能因气温攀升释放出来。科学家指出,释放出来的物质中,可能会有当前人类无法应对的传染性病原体。现在预言成了现实:传染性微生物正从冰冻状态中醒来。

虽然炭疽杆菌在其他地方也可能出现,在没有永久冻土的地方,也可能爆发炭疽疫情,但大量永久冻土融化,会导致更多人接触到炭疽细菌。

在2011年《全球卫生行动》(Global Health Action)发表的一篇论文中,文章作者鲍里斯·A·列维奇(Boris A. Revich)与玛丽娜·A·波多尔娜娅(Marina A. Podolnaya)预测说,“随着永久冻土融化,18和19世纪死于致命传染病的带菌者将‘归来’,尤其是在埋葬这些死者的墓地附近。”

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高纬度地区以及土层深处的永久冻土确实在融化。在西伯利亚的许多区域,永久冻土正以每个夏天向下扩展50厘米的速度加速融化。然而,2016年夏天,该地区出现了一股热浪,气温一度飙升到约35℃,比往常高出了25℃。此次升温加剧了冻土的融化,之前封冻在土壤中的一些微生物也趁机跑了出来。虽然科学家尚不清楚永久冻土融化的具体深度,但他们肯定,这个深度已经破了过去一个世纪的纪录。《科学》(Science)杂志在2013年发表的一项研究认为,只要气温略高一些,永久冻土就会大范围解冻。热浪袭击高纬度地区的情况,正变得越来越频繁。

永久冻土融化会释放出什么,取决于其中所含病原体的情况。许多微生物无法在极寒条件下存活,但有些微生物却可以忍受多年的冰封。“炭疽杆菌非常特殊,因为它是孢子菌,”地中海微生物研究所(Mediterranean Institute of Microbiology)所长、法国艾克斯-马赛大学(Aix-marseille University)教授让-米歇尔·克拉弗里(Jean-Michel Claverie)说,“孢子的生命力极强,就像种子一样,可以存活超过一个世纪。”

病毒也可以在冻土中长时间存活。2014年和2015年,克拉弗里和同事尚塔尔·阿比盖尔(Chantal Abergel)发表了两篇论文,介绍他们在一块距今约3万年的西伯利亚永久冻土中,发现两种仍具传染性的病毒。尽管西伯利亚阔口罐病毒(Pithovirus sibericum)和西伯利亚软体病毒(Mollivirus sibericum)只会感染阿米巴变形虫,但这一发现提醒我们,那些可能感染人类的病毒,比如天花病毒和西班牙流感病毒,也可能藏在永久冻土中。

早期人类感染过的病毒也可能再次出现。比如,北极早期人类体内的微生物可能就藏身在冻土中。“有迹象表明,尼安德特人(Neandertals)和丹尼索瓦人(Denisovans)曾定居在北西伯利亚一带,并感染过病毒,有一些病毒我们已经了解(比如天花),还有一些可能销声匿迹了。”克拉弗里说,“感染过古代人的病毒,也可能感染我们,这样的事很有趣,也令人担忧。”

在美国西北太平洋国家实验室研究永久冻土的珍妮特·扬松(Janet Jansson),并不担心这些来自远古的病毒。她表示,曾多次想在尸体中发现传染病病原体,但希望都落空了。扬松支持开展进一步研究,鉴定出更多藏身于永久冻土中的微生物,因为一部分微生物可能会危害人类健康。为了实现这个目标,她和同事使用现代分子生物学工具,比如DNA检测以及蛋白分析,将一些未知微生物进行归类。

气候变化的轨迹,将决定发生在西伯利亚的疫情是否会在别处爆发,以及将以怎样的频率爆发。正如列维奇所说,一次高温天气就有可能把感染炭疽病的动物尸体暴露出来。“亚马尔半岛的疫情表明,炭疽病毒正在传播,危险就在眼前,”他补充道。

实际上,永久冻土中病原体复苏的时间和数量,尚不清楚也无法预测。因此,研究人员认为,在讨论传染病和气候变暖这个话题时,人类最应该警惕的并不是融化的永久冻土。更大的威胁来自现代传染病。随着气候变暖,现代传染病(及其传播者,比如蚊子)的势力范围将不断扩大。

“我们已经在得克萨斯州南部发现了登革热,”密苏里大学兽医病理学系主任、微生物病理学教授乔治·C·斯图尔特(George C. Stewart)说,“当气温攀升,高海拔和高纬度地区也会发生疟疾。温度高时,霍乱病原体(霍乱弧菌)的繁殖力也会更强。”

与潜伏在永久冻土中的僵尸微生物相比,科学家对现代传播疾病了解更多,已经找到可抑制传播的方法:绘制分布趋势、清除蚊子的繁殖场所及喷洒杀虫剂。当然,如果能大幅降低化石燃料排放,延缓气候变暖,更可一箭双雕,既可防止远古致命菌重现,又可阻止现代传染病扩大传播。

 


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