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全球變暖將使北極“僵尸疾病”復活

  新疆氣象網         2017-12-25 11:52:35

北極融化的永久凍土之下潛伏著什么?從空中來看,格陵蘭島海岸顯得廣闊而平靜,這里有數百個海灣,“分割”了格陵蘭島,海灣表面能夠鏡面映射藍天白云和云層底部,島上草地分布著高山矮楊柳和褐色青苔。

雖然格陵蘭島存在巨大冰原,但是沒有冰層覆蓋的海岸面積接近15.9萬平方英里,居住著5.7萬人。也就是說,該區域面積比德國大,人口僅是美國托皮卡市、皮奧瑞亞市或者紐黑文市的一半。當你站在伊盧利薩特海邊小鎮的山丘上,可以聽到微風吹拂草叢,還能聽到海灣冰層彼此碰撞的聲音。

美國《大西洋月刊》專欄作家羅賓遜·梅耶(ROBINSONMEYER)來到了神秘的格陵蘭島,因為近年格陵蘭島的土壤變得逐漸松軟,一些令人不安的威脅正在逐漸蘇醒。在格陵蘭島向東望去,是一片海洋,電視節目有時稱北冰洋是“極地冰冠”,但是這里氣溫波動較大,并且受全球氣候轉暖影響,氣候變得十分反常。格陵蘭島周圍較大島嶼有斯瓦爾巴群島和新地島,斯瓦爾巴群島位于挪威北部,那里的北極熊密度很大,以至于在該地區生活的居民必須攜帶一把來復槍保證安全;新地島(俄羅斯北部位于北冰洋的兩個大島),是迄今最大的核彈試驗場。

以上三個島嶼擁有肥沃的濕地土壤,從島嶼內部冰原邊緣延伸至海洋懸崖,曾經這里的土壤生長著茂盛蕨類植物和成片的草原,目前這里經歷了長達35000年的嚴寒冰凍,我們稱其為“永久凍土帶”。

盡管該區域被命名為永久凍土帶,但并非永久或者完全被凍結,每年冬季,北極海域結冰,島嶼上的土壤被冰凍,之后經過漫長的夏季,冰層逐漸融化,永久凍土帶也部分解凍。

“如果永久凍土帶存在感染早期人類和人類祖先物種的細菌,當凍土帶融化時它們很可能再度侵襲我們!”

近年來,在全球氣候轉暖的趨勢下,夏季變得更長,冬季變得更溫暖,季節變換失去了原有的對稱性。生物學家稱永久凍土層是“活土層”——部分土壤里能夠存活微生物和其它形式的生命,目前活土層進一步向地下深處延伸,并且向北部延伸,其存在時間已有數萬年。

近期活性永久凍土帶充滿了一些“陳舊物質”:枯死植物、死亡動物、被灰塵和積雪掩埋和重復掩埋的苔蘚。長期以來,在冰凍的環境下這些物質減緩腐爛分解進程,但它們最終會腐爛,并釋放氣體進入大氣層,加劇全球氣候轉暖速度。

同時,這些物質充滿了病原體:細菌和病毒長期被冰霜凍結固定。研究人員警告稱,許多病原體可能幸存于緩慢地融解過程,如果是這樣的話,它們很可能會再次感染人類。

也就是說,氣候變化將喚醒地球上被遺忘的病原體,這是全球氣候轉暖最離奇的特征之一,并且已悄然發生了……

1892年,當時28歲的俄羅斯植物學家德米特里·伊萬諾夫斯基(DmitriIvanovsky)在圣彼得堡召開的一次科學會議上提出一種無法解釋的現象:他發現一種沒有細菌的疾病。

當他將煙葉放入一種清澈的液體中,他觀察到煙葉上出現斑點,但是在顯微鏡下找不到可以解釋這種變化的細菌。在這項研究之前的幾十年,路易·巴斯德(LouisPasteur)和其他科學家證實顯微鏡下的微生物可以導致疾病。但是令伊萬諾夫斯基困惑的是,他在實驗中證實了一種沒有微生物的疾病。他指出,這種疾病與煙葉上的黏液有關,并將其命名為“病毒(virus)”,拉丁語的意思是“黏液”。

125年之后,我們仍繼續沿用伊萬諾夫斯基命名的病毒術語,但是我們知道病毒遠比我們想像的更加奇特。作為病毒存在單位,個體病毒粒子在生命周期中能夠多次復制自已,但從未被描述為活體狀態,它從不呼吸或者交配。它會刺穿細胞壁,劫持細胞的蛋白質工廠,迫使其復制更多的病毒粒子。一個病毒粒子幾乎瞬間內可以復制數萬個副本病毒粒子,病毒是存活的非生命體,是渴望存在卻沒有意識的物質。

讓·米歇爾·克拉維萊(Jean-MichelClaverie)和香塔爾·阿比蓋爾(ChantalAbergel)是法國馬賽大學兩位資深微生物學教授,他們從事多年病毒研究工作,同時,他們也是一對夫妻,自21世紀之交以來,他們是全球最著名的兩位“微生物獵人”。2002年,當他們在馬賽大學實驗室研究軍團菌病(Legionnaires’disease)時,發現迄今史上最大的細菌——擬菌病毒(Mimivirus),這種細菌非常大,可以在顯微鏡下觀察到。

克拉維萊夫婦共發現了四種“怪獸級”細菌,其體積是2000年之前科學界所發現任何細菌的數倍。這四種細菌是在一些特殊環境下發現的:除擬菌病毒之外,第一種細菌發現于澳大利亞淺湖;第二種發現在智利海邊一桶海水中;第三種是在女性隱形眼鏡上發現的。

所有這些大型病毒都感染了變形蟲,而不是人類,它們并未對我們構成傳染性威脅。但是它們是非常奇特的物質,它們的體積與細菌相差較大,從顯微鏡中可以清晰地觀察到。它們的生命力非常頑強,同時,大多數細菌比變形蟲制造更多的蛋白質。

令克拉維萊夫婦吃驚的是,他們并未想到“怪獸級”細菌會潛伏在永久凍土帶。2013年,克拉維萊閱讀了一支俄羅斯研究小組的研究報告,報告中發現潛伏在永久凍土層深處的一種神秘種子,這種水果種子掩埋在地下38米之下,大約在零下6.7攝氏度的條件下度過了數千年時間。在冷暖季節交替時從未解凍過,然而一旦將其解凍,并放在花盆之中,它會萌發出蠟狀小芽和嬌嫩的白花。

“永久凍土帶逐漸復蘇的病毒十分反常。”

克拉維萊聯系了這支俄羅斯研究小組,向他們解釋了自己對微生物的研究,并希望獲得一些永久凍土層樣本進行實驗,該研究小組同意了,向克拉維萊夫婦郵寄了包含該類型種子的相同永久凍土冰凍樣本。在實驗中,他們將一小塊樣本放在高分辨率顯微鏡下觀察,并將實驗溫度調至正常室溫,引入變形蟲進行研究,觀察最終實驗結果。

之后他們觀察發現一種病毒出現在他們的取景器中:西伯利亞闊口罐病毒(Pithovirussibericum),這是一種體形較大的卵狀病毒,能夠在冰芯中冰凍存活3萬年時間。同時,這是迄今發現最大的病毒粒子。

克拉維萊說:“我們試圖隔離變形蟲病毒,卻不知道它們是一種大型病毒,并且是一種未知、完全不同類型的病毒。實驗證明我們在永久凍土層中發現一種十分反常的病毒,它非常奇特!”

他們發現的這種病毒對人類不會構成威脅,但是人類病原體也能幸存于永久凍土層的凍融條件。2016年夏季,西伯利亞爆發炭疽熱,導致數十名成年人和一位兒童死亡,病毒載體被認為源自1941年一頭死亡馴鹿的解凍腐爛尸體。

同時,一支加拿大科學家研究小組近期發現一種細菌——類芽孢桿菌(Paenibacillus),它們發現于新墨西哥州的一個洞穴,已封存了400多萬年時間。雖然它們對人類不會構成危害,但是這種遠古細菌對多數臨床抗生素具有耐藥性,其中包括多數最新研制和最具治療效果的抗生素。這項發現表明,細菌可以幸存于最特殊、最偏遠的環境。

“馬上你會挖掘出100萬年未動過的1600萬噸永久凍土!”

研究人員繼續研究測試病原體的極限,據報道,上世紀80年代,前蘇聯微生物實驗室從永久凍土層中復活了細菌,但是人們對該研究報告很少關注。2017年,克拉維萊來到了西伯利亞在永久凍土層深處挖掘采集樣本,試圖證實病毒能夠幸存于解凍100萬年前的永久凍土層。

克拉維萊說:“我們試著在更深處采集樣本,從而證明其中可能包含幸存于變形蟲體內的病毒,我們并不是試圖恢復人類病毒,當然,我們不會做傻事。”

目前,氣候變化對永久凍土帶產生的影響令他們十分擔憂,尤其是人類活動促使永久凍土帶開始解凍。例如:格陵蘭島,現在這個島嶼是丹麥的領地,3個世紀前丹麥對格陵蘭島進行殖民,目前格陵蘭島正在緩慢地從歐洲分離,2009年,格陵蘭島當地政府從丹麥接管了除國防和外交政策之外的所有政府職能。每年丹麥仍對格陵蘭島撥付當地政府預算三分之二的資金,但是如果格陵蘭島獨立,丹麥將放棄對其撥款。為了填補財政預算缺口,格陵蘭島開采了6個新礦,這座島嶼蘊藏大量礦產,島嶼南部擁有全球最大的稀土儲量。北極危險的海域和極端的氣溫使這些稀土資源很難進行開采,但是伴隨著全球氣候轉暖,將解決以上“兩個問題”。

在今年《歐洲內科醫學雜志》發表的一份研究報告中,克拉維萊擔心北冰洋(尤其是指西伯利亞和俄羅斯北極區域)開通商業通航會導致病原菌爆發。他指出,我們和俄羅斯人都知道,這里擁有大量的珍貴資源。其中包括:貴重金屬、稀土、石油,還有天然氣和黃金。但是格陵蘭島資源開采仍存在著壓力。

全球變暖將使北極“僵尸疾病”復活
圖中是格陵蘭島伊盧利薩特醫院

在北極地區采礦和開采石油需要移動大量永久凍土,至少是數百萬噸的等級,如果要進行采礦,你需要立即挖掘1600萬噸永久凍土,事實上這些凍土在過去100萬年的時間里未被移動或者破壞過。

克拉維萊稱,可以想像一下,如果未來對永久凍土帶進行資源開采,那么在采礦小屋旁會堆積著大量腐敗分解的永久凍土,它們暴露在陽光、空氣和夏季雨水之中。如果永久凍土中包含大量感染人類或者人類祖先的微生物,那么我們將距離危險更近了。

如果某一種傳染性病毒在格陵蘭島釋放出來,魯特·佩寧加(LuitPenninga)將是處理這些問題的首批人員之一,據悉,佩寧加是格陵蘭島伊盧利薩特醫院的資深外科醫師。他在辦公室可以看到迪斯科灣,這是位于北極圈北部320公里處的一個灰色海域,他有時會看到冰山藍色邊緣,以及駝背鯨尾部躍出海面。

“格陵蘭島醫療條件較差,存在僵尸病毒和一些未知病毒!”

佩寧加一生致力于基礎較差的北極醫療工作,在梅耶會見佩寧加的前一個晚上,佩寧加乘坐直升飛機穿越海灣約見一位宮外孕產婦,她生活在烏瑪納克村,這座村莊居住人口1200多人,但是村子里沒有醫生。佩寧加將這位產婦送上飛機,并在途中照顧她,當直升機降落在伊盧利薩特醫院時,立即對這位產婦進行了手術,這項手術非常成功。第二天佩寧加會見梅耶,梅耶看上去溫和而平靜,該地區處理類似這樣的手術是經常的事情。

目前,格陵蘭島醫療保健體系是社會化——所有醫院都是國有單位,所有醫療和處方藥都是免費的,并且格陵蘭島分為幾個區域。自從佩寧加負責伊盧利薩特地區衛生保健以來,他對格陵蘭島西北部一半地區的居民醫療保健進行了監管,其中包括:伊盧利薩特市(格陵蘭島第三大城市)、卡納克(Qaanaaq)——北冰洋擁有650人的小城鎮。據了解,北冰洋地區生活著1.7萬人,他們生活在小村莊里,交通工具只有船只或者直升飛機,他們生活在比法國面積更大的地區。

有時佩寧加必須乘坐3個小時的飛機,往返于卡納克和伊盧利薩特之間,兩個地區之間的距離超過1173公里,每次飛行的費用為1400美元。從伊盧利薩利出發,飛往一些最小的村莊還需要1個小時的距離,那些小村莊居民世代以捕獵海豹和海象為主。每年運輸費用占格陵蘭島全年健康預算的10-15%。

佩寧加經常處理雪地機動車和狗拉雪橇等人員受傷事故,以及治療闌尾炎、呼吸道衣原體感染和肺炎。其中最糟糕的疾病是細菌感染:一種具有特殊攻擊性的耳部細菌感染,是格陵蘭島獨有的,能夠導致孩子持續多年的耳膜穿孔,對孩子們的學校學習構成了嚴重影響。格陵蘭島還有一種特有的敗血病,醫生在島上工作了幾年,都知道這種疾病的可怕之處,佩寧加說:“有些人會很短時間內感染這種敗血病,甚至會很快導致死亡。”

當梅耶問詢佩寧加關于僵尸病原體時,他笑著點點頭,然后說:“是的,格陵蘭島存在僵尸病原體感染現象,這是非常棘手的問題,更令人擔憂的是,我們甚至不知道這是由什么細菌感染的。”

一些潛伏在永久凍土層的細菌可能非常熟悉,人們已知道它們的攻擊性,并認為人類能夠根除。世界衛生組織(WHO)曾夸大宣稱已根本性消除天花。但是克拉維萊警告稱,很可能天花病毒在永久凍土層中保存了下來。

更令人擔憂的是永久凍土層還可能潛伏著我們未知的病毒,克拉維萊說:“沒有人真實理解為什么穴居人如何消失滅絕,有時潛伏在永久凍土層中的某些病毒可能威脅人類或者遠古人類近親,值得注意的是,現今這些病毒可以再次感染我們!”

梅耶離開格陵蘭島兩個星期之后,一處距離佩寧加辦公室不遠的永久凍土突然燃燒起來,這則消息震驚了全球各地的新聞媒體,許多人都很難理解凍土層會突發野火,這場大火持續了幾個星期,當地政府試圖搞清楚如何避免永久凍土層野火對人們構成傷害。問題在于凍土層火災很難控制,消防后勤單位很難及時到位,人們難以預測其發生地點或者如何進行控制,最終這場凍土層野火是被一場大雨撲滅的。

這種緊急情況超越了我們的“已知范圍”,也是氣候變化產生最令人不安的征兆之一。不管未來一個世紀會出現火災還是洪流,或者可怕的瘟疫,這些現象可能會變得越來越極端,人們對其了解更加有限,未來我們將會吃驚地發現自己與這些現象做斗爭,甚至是在最安靜的地方,世界也會充滿新的危機隱患。(作者:葉傾城)

文章來源: 中國天氣網   責編:高淑敏
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