使用社交账号登陆

当前位置: 主页 > 前沿 > 地球 • 自然

北极冰封的病毒即将苏醒,人类如何阻止下一场疫情?

时间: 2020年12月01日 | 作者: Kimberley R. Miner | 来源: 科研圈
全球变暖带来了极地冰川和永久冻土的迅速融化,北极永久冻土中封存的细菌和病毒也将随之来到我们生存的环境中。


image.png

图片来源: Magdalena Kula Manchee on Unsplash


来源 Scientific American

作者 Kimberley R. Miner

编译 李姗珊


2018 年 8 月 18 日,冰岛首都雷克雅未克,来自世界各地的学者、活动家以及政府官员身身着登山装,在山地上徒步 2 小时参加一场葬礼——为 Okjökull 举办的葬礼。Okjökull 在我们的世界存在了七百余年,是全球变暖从我们身边夺去的第一座冰川。冰岛首相 Katrin Jakobsdottir 发表致辞后,人群聚集到中央,把一块纪念牌匾钉在了曾被冰川覆盖的裸露岩石上——


“Okjökull*是冰岛失去的第一座冰川,在接下来的 200 年中,我们曾拥有的所有冰川也都将如此离去。这块牌匾将证明,今天的我们清楚正在发生的事情,也知道应当采取什么措施。但我们是否履行了这些职责,只有 200 年后的你们知道。”


*jökull在冰岛语中代表冰川。


放眼全球,随着全球变暖,冰缘环境逐渐变得难以预测。在过去的十年中,北极圈的气候变暖速度远超科学家们的估计。发表于《科学进展》(Science Advances)的一篇论文显示[3],极地的变暖速度是全球其它地区的四倍,冰川及永久冻土(permafrost)如今的融化水平比科学家预测的快了至少 30 年。


永久冻土的融化可能给人类带来意想不到的灾难。它覆盖了全球 24% 的陆地面积,冰封其中的碳储量是工业革命以来总碳排量的 3 倍。根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的预测,即便各国协作达成了 2015 年的《巴黎协定》目标(即在本世纪结束之前,控制全球气温增幅小于 2 摄氏度),到本世纪末,全球的永久冻土面积依旧将萎缩四分之一。这意味着,极地将要消融,而这个储藏着多种未知微生物的潘多拉魔盒,即将被我们打开。



地球的潘多拉魔盒


北极冰封着古老的微生物、更新世巨型动物,甚至还有过去曾感染天花的受害者的遗骸。随着永久冻土的逐渐消融,这些微生物和病毒也将释放到我们生存的环境中。来自瑞典于默奥大学的临床微生物学家 Birgitta Evengard 表示,“自然界中充满(威胁人类)的微生物,而我们最大的敌人便是自身的无知。”


科学家们对在永久冻土中冰封的一些微生物已有部分了解。我们已经知道产甲烷古菌生产温室气体甲烷,而永久冻土中的另外一些微生物(如甲烷氧化菌)消耗甲烷。倘若释放到环境当中,这两种微生物之间的平衡作用将对未来气候变化起到至关重要的影响。


对于永久冻土中另外一些微生物,科学家虽然能够识别它们,但无法预测它们释放到环境中会有怎么样的表现。这些微生物能以我们意想不到的方式改变生态系统:2018 年,来自加拿大康考迪亚大学(Concordia University)的研究团队发现,生活在北冰洋中的绿弯菌门(Chloroflexi)浮游细菌从陆生放线菌中获取了能使它们分解碳的基因[4]。该团队发现,海洋中的浮游细菌之所以能获得陆生放线菌的基因,是因为永久冻土中的放线菌随着融冰产生的水流汇入了海里。


image.png

图片来源:Annie Spratt on Unsplash


永久冻土融化还在 2016 年给西伯利亚带来了一场疫情,造成了 20 万只驯鹿和 1 名儿童的死亡。这场疫情的罪魁祸首是炭疽杆菌(Bacillus anthracis),而炭疽杆菌在该区域至少已经销声匿迹了 75 年。大部分更为脆弱的细菌及病毒极可能在冻融循环中被分解,但具有炭疽杆菌适应特征的微生物和病毒则能够历经几个世纪的休眠后重回活跃状态。


在 2019 年,来自阿拉斯加的研究团队报告了一种能够导致皮肤病变的阿拉斯加痘(Alaskapox),该病毒与曾于 1917 年间夺去了上千万条生命的天花病毒同为正痘病毒属(Orthopoxvirus),在过去五年中曾在阿拉斯加引发两次悄无声息的感染。科学家们猜测,这种病毒起初通过动物传人的方式在社区散播,但他们仍然不清楚这种病毒的来源。


能够存活于北极永久冻土的微生物中,包含着一些嗜冷微生物(psychrophiles)。它们虽然能够长时间在零度以下的低温中存活,但极可能在冻融循环中被分解,全球变暖将导致这部分物种消失。不过,另外一些微生物能够适应不同条件的环境,它们将是冷冻层消融后的存活者,加深对于这部分微生物的了解,能让科学家们更好地预测未来的极地环境。

 

image.png

图片来源:CDC on Unsplash


当然,此刻正在极地休眠的还有一些未知的神秘微生物。我们仍不清楚它们将对我们的未来产生怎样的威胁。



应对未来的策略


随着气温升高,极地表面的气温将会升高,永久冻土消融也会变深。从永久冻土中苏醒的微生物从未如此之多,如今我们面临的挑战前所未有。科学家们急需尽快建立完善的北极微生物数据库以应对这些挑战。我们不仅需要关注那些已经有所耳闻的未知细菌,比如抗生素耐药菌,还需要关注完全未知的角落,比如可能从北极融冰中复苏的古老病毒。我们对这些病毒几乎一无所知。


此外,我们必须尽快建立一个适用于未来北极研究团队的保护准则。这是因为,倘若科考团队在极地往返的频率增加,病原体被传播的几率也将增加,而携带病原体有可能引发疫情的大爆发。这份保护准则可以参考 NASA 的行星保护计划(Planetary Protection)。行星保护计划的建立[5]是为了防止病毒在星球间传播,而我们设立保护准则的初衷也是为了让研究团队跨地区的调查更加安全。此外,我们还应当尽快推行生物监测,这将有益于维护基地附近社区的安全。


随着北极这座微生物储藏库迅速消融,或许无需 200 年,我们就能目睹永久冻土融化的真正后果。


编译来源:

https://www.scientificamerican.com/article/deep-frozen-arctic-microbes-are-waking-up/

https://phys.org/news/2020-08-climate-expose-epidemics.html


其它参考:

[1]https://www.theguardian.com/world/2019/aug/19/iceland-holds-funeral-for-first-glacier-lost-to-climate-change

[2]https://glacierhub.org/2019/08/28/a-glacial-funeral/

[3]https://advances.sciencemag.org/content/5/12/eaaw9883

[4]https://www.nature.com/articles/s42003-018-0086-7

[5]https://sma.nasa.gov/sma-disciplines/planetary-protection