北极地区较高的温度正在解冻该地区的永久冻土–地面下的冰冻土壤层–并可能激起病毒,这些病毒在沉睡数万年后可能会危及动物和人类健康。

虽然一种来自遥远过去的疾病所释放的大流行听起来像是科幻电影的情节,但科学家们警告说,风险尽管很低,但却没有得到充分的重视。

可追溯到冷战时期的化学和放射性废物,有可能伤害野生动物和破坏生态系统,也可能在解冻时被释放出来。






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“加州帕萨迪纳理工学院NASA喷气推进实验室的气候科学家Kimberley Miner说:”永久冻土发生了很多令人担忧的事情,(它)真正显示了为什么我们尽可能多地保持永久冻土的超级重要性。

永冻土覆盖了北半球的五分之一,数千年来一直支撑着阿拉斯加、加拿大和俄罗斯的北极苔原和北方森林。它是一种时间胶囊,除了古代病毒外,还保存着科学家近年来能够发掘和研究的一些灭绝动物的木乃伊,包括两只洞穴狮子和一头毛犀牛。

永冻土是一个很好的储存介质的原因不仅仅是因为它很冷;它是一个无氧环境,光线无法穿透。但是,目前北极的温度比地球其他地区的温度快四倍,削弱了该地区的永久冻土顶层。

为了更好地了解冰冻病毒带来的风险,法国马赛艾克斯-马赛大学医学院的医学和基因组学名誉教授Jean-Michel Claverie对从西伯利亚永久冻土中提取的地球样本进行了测试,以了解其中包含的任何病毒颗粒是否仍然具有传染性。

他在寻找他所描述的 “僵尸病毒”–而且他已经找到了一些。

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Claverie研究他在2003年首次发现的一种特殊类型的病毒。它们被称为巨型病毒,比典型的品种大得多,在普通的光学显微镜下可以看到,而不是更强大的电子显微镜–这使它们成为这种类型的实验室工作的良好模型。

他检测冻在永久冻土中的病毒的努力,部分是受到一个俄罗斯科学家团队的启发,他们在2012年用在松鼠洞穴中发现的3万年前的种子组织复活了一朵野花。(从那时起,科学家们也成功地使古老的微型动物复活了)。

2014年,他成功地恢复了他和他的团队从永久冻土中分离出来的一种病毒,通过将其插入培养的细胞中,使其在3万年内首次具有传染性。为了安全起见,他选择研究一种只能针对单细胞变形虫的病毒,而不是动物或人类。

他在2015年重复了这一壮举,分离出一种同样针对变形虫的不同病毒类型。而在2月18日发表在《病毒》杂志上的最新研究中,Claverie和他的团队从西伯利亚七个不同地方的多个永久冻土样本中分离出了几株古代病毒,并表明它们都可以感染培养的变形虫细胞。

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这些最新的毒株代表了五个新的病毒家族,在他之前恢复的两个家族之外。根据对土壤的放射性碳测年,最古老的几乎有48,500年的历史,它来自于地表下16米(52英尺)的一个地下湖的土样。最年轻的样本是在一头长毛象遗体的胃内容物和外套中发现的,有27000年历史。

克拉维里说,变形虫感染的病毒在这么久之后仍然具有传染性,这表明了一个潜在的更大的问题。他担心人们把他的研究看作是一种科学好奇心,而不认为古代病毒复活的前景是一种严重的公共健康威胁。

“我们将这些变形虫感染的病毒视为可能存在于永久冻土中的所有其他可能的病毒的代用品,”Claverie告诉CNN。

“我们看到许多、许多、许多其他病毒的痕迹,”他补充说。”所以我们知道它们在那里。我们并不确定它们是否仍然活着。但我们的推理是,如果阿米巴病毒仍然活着,没有理由其他病毒不会仍然活着,并且能够感染它们自己的宿主。

在永久冻土中发现了可以感染人类的病毒和细菌的痕迹,并保存在永久冻土中。

1997年从阿拉斯加西沃德半岛的一个村庄的永久冻土中挖出的一具女尸的肺部样本含有导致1918年大流行的流感毒株的基因组材料。2012年,科学家们证实,埋在西伯利亚的一具300年历史的妇女木乃伊遗体含有导致天花的病毒的基因特征。

2016年7月至8月期间,西伯利亚爆发的炭疽病影响了数十名人类和2000多头驯鹿,这也与异常炎热的夏季永久冻土的深度解冻有关,使炭疽杆菌的旧孢子从旧坟地或动物尸体上重新浮现。

瑞典Umea大学临床微生物学系名誉教授Birgitta Evengård说,应该对融化的永久冻土中的潜在病原体构成的风险进行更好的监测,但警告说不要采取危言耸听的做法。

Evengård说:”你必须记住我们的免疫防御是在与微生物环境的密切接触中发展起来的,”他是CLINF北欧卓越中心的成员,该小组负责调查气候变化对北方地区人类和动物传染病流行的影响。

“如果有一种病毒隐藏在永久冻土中,而我们几千年来都没有接触过,可能是我们的免疫防御不足,”她说。”正确的做法是要尊重形势,主动出击,而不仅仅是被动反应。而对抗恐惧的方法是拥有知识”。

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当然,在现实世界中,科学家们不知道这些病毒一旦暴露在现今的条件下能保持多久的感染性,也不知道病毒遇到合适的宿主的可能性有多大。并非所有的病毒都是可以引起疾病的病原体;有些病毒是良性的,甚至对宿主有益。而北极虽然有360万人口,但仍然是一个人烟稀少的地方,使得人类接触到古代病毒的风险非常低。

尽管如此,”在全球变暖的背景下,风险必然会增加,”克拉维里说,”在这种情况下,永久冻土融化将不断加速,在工业企业的带动下,更多的人将在北极地区居住。”

而且,不仅仅是克拉维里警告说,该地区可能成为发生外溢事件的沃土–当一种病毒跳入一个新的宿主并开始传播。

去年,一个科学家小组发表了对取自哈森湖的土壤和湖泊沉积物样本的研究,哈森湖是加拿大位于北极圈内的一个淡水湖。他们对沉积物中的遗传物质进行了测序,以确定该地区的病毒特征和潜在宿主–植物和动物–的基因组。

利用计算机模型分析,他们认为在靠近大量冰川融水流入湖泊的地方,病毒溢出到新宿主身上的风险更高–随着气候变暖,这种情况变得更有可能。

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美国宇航局喷气推进实验室的Miner说,确定变暖的永久冻土中包含的病毒和其他危害是了解它们对北极地区构成何种风险的第一步。

其他挑战包括量化永久冻土将在何处、何时、多快和多深解冻。

解冻可能是一个渐进的过程,每十年只有几厘米,但也会发生得更快,例如在大规模的土地坍塌的情况下,会突然暴露出深而古老的永冻层。

这个过程也会向大气中释放甲烷和二氧化碳–这是一个被忽视和低估的气候变化的驱动因素。

米纳在科学杂志《自然-气候变化》上发表的2021年论文中,对目前冻结在北极永冻层中的一系列潜在危险进行了编目。

这些可能的危险包括因开采重金属和化学品(如2000年代初被禁止的杀虫剂DDT)而埋藏的废物。自20世纪50年代出现核试验以来,俄罗斯和美国也曾向北极地区倾倒过放射性物质。

“Miner和其他研究人员在2021年的论文中指出:”突然的解冻迅速暴露了古老的永久冻土层,释放出封存在更深层的化合物和微生物。

在研究论文中,米纳将人类直接感染从永久冻土中释放的古代病原体称为 “目前不可能”。

然而,米纳说她担心的是她所说的 “玛土撒拉微生物”(以《圣经》中寿命最长的人物命名)。这些生物可能将古代和已灭绝的生态系统的动态带入现今的北极,带来未知的后果。

米纳说,古代微生物的重新出现有可能改变土壤成分和植被生长,可能进一步加速气候变化的影响。

“我们真的不清楚这些微生物将如何与现代环境互动,”她说。”这真的不是一个我认为我们任何人都想做的实验。”

米纳说,最好的行动方案是试图阻止解冻,以及更广泛的气候危机,并使这些危害永远埋藏在永久冻土中。

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