冰川融化恐释放病毒?不速之客还有更多

作者:未知

   2020年1月7日,一篇预印本论文指出,青藏高原的冰芯中发现了许多未知病毒,结合全球变暖的大环境,很多人开始担心:冰川融化后,会不会释放这些被历史冰封的“不速之客”?它们会不会对人产生危害呢?
   无处不在的病毒:海洋输出更胜一筹
   这次研究使用的冰芯于5年前采自青藏高原的古里雅冰川,其中一根来自冰川顶部,根来自高原区域(山腰),最深的一根冰芯样本取自冰川表面以下49米。美国俄亥俄州立大学的科学家们对这些冰芯中的病毒与微生物进行分析,发现了一些古老病毒,其中包括28种未知病毒。
   这个结果并不令人惊讶。人类的文明史不是消过毒的,环境中其实长期存在各类病毒与细菌,除了冰川,在深海与高空都有它们的踪迹。
   过往研究表明,冰川冰芯样品里微生物的数量为每毫升100~10000个,而在深海海水中,每毫升含微生物数量为10000~1000000个,比冰川里多得多。如果是更小的病毒,整体的数量级还要更高。
   除了相对清洁的冰川融化释放的未知病毒,海洋大气间的循环也在不断输送深海微生物到人类可接触的环境中:病毒可以在热盐环流作用下从深海升到海面,然后通过海面气溶胶参与大气循环甚至在其中进行变异,之后再由大气输送到陆地上空,通过降水落到地面。当然,适应了高压高盐环境的深海微生物能不能在地表存活是另一个问题。
   人们的认知习惯倾向于弱化相对熟悉的风险,对新产生的风险(例如冰川融化)则会更为关心,特别是在全球变暖的大背景下。伴随冰川消融,未知病毒的释放就是“灰犀牛”而非“黑天鹅”,是一定会发生的事(注:“黑天鹅”,指非常难以预测且不寻常的事件,通常会引起负面连锁反应甚至颠覆性影响;“灰犀牛”,指大概率且影响巨大的潜在危机)。更有可能,同等風险的事已经发生过了,只不过相对于环境的瞬息万变,人的认知和理解是滞后的。
   举个例子,日常生活中我们常会用到紫外灯来杀菌消毒,但紫外线同样还是基因变异的诱因,使用紫外灯可以杀菌,却不排除有诱变出超级细菌的风险。这个时候,我们需要有更多关于细菌和病毒的研究,以对其可能造成的危险进行定量估计。
   单就这篇论文而言,其实并未涉及风险评估的部分,更多是通过宏基因组测序手段对新病毒进行了分类尝试。论文作者还提供了一种比较靠谱的对样本做抗污染处理的方法,简单来说就是切掉样品表面,然后用酒精和清水分别洗掉一层,这样剩下的冰芯样品就是“干净”的、没有外界污染的了。再对其进行测试,就可以知道里面有没有病毒,有哪些种类的病毒了。
   整体来说,该领域目前还处于研究的初期,对于实验结果我们不用过度解读。
   自然记录:南极冰川藏毒更久
   看到“古老病毒”,大多数人会感觉兴奋,但更古老的病毒应该封存在南极。因为冰川的形成需要降雪成冰,还需要存在至今,地球上最符合这个条件的地方就是南极洲。2017年,《科学》杂志曾报道过来自南极洲的270万年前的冰芯,这已经是当时能测到的最古老的冰芯。而科学家估计,南极洲冰芯甚至可能有3000万年前的记录。而对于其他常年冰雪覆盖的地方,例如格陵兰岛或阿拉斯加,那里最古老的冰川也不超过10万年。
   这篇论文使用的冰芯来自520~15000年之前,相比地质时期动辄百万年的时间跨度,这份记录还不算特别古老。根据形成时间来看,这部分冰芯累积的是第四纪全新世的病毒或微生物,更直观地说,这部分病毒曾经与我们的智人祖先共存于同一历史时期(但不一定接触过)。
   虽然这可能是我们第一次检测到它们,但不一定是第一次跟它们打交道。我们对环境的认识其实非常有限,一方面是因为分析方法不足,另一方面是存在“未知的未知”。大自然在地球上埋藏了很多线索,冰川就是其中很重要的一个。冰芯样品可以返溯几万到几十万年前大气环境的样子,是历史的一个断面。这样带有时间戳的线索可以让我们了解病毒的演化过程,但这些病毒很可能在今天的其他环境介质里也存在,只是还没有被研究人员关注到。所谓“新”,指的是我们的发现时间而不是其出现的时间。
   理性探讨:病毒毒性究竟如何
   那么,如果冰川融化真的释放了未知病毒,其毒性会如何呢?人类基因组计划检测到了人类大概2万个基因,然而基因只是DNA序列里有功能的那一部分,人类基因组里其实还保留了大量的所谓“垃圾信息”。在这些垃圾信息里,有相当一部分被认为来自病毒。据估计,人类基因组里大概有10万个内源性逆转录病毒片段(已嵌入细胞基因组中可遗传的病毒片段),占了人类基因组总序列的8%。
   病毒只能通过宿主生存,对其最有利的进化策略不是把宿主干掉,而是整合到宿主的DNA里去表达,甚至都不用表达,安静地复制就好。因此,人类个体是“我”,也是“我们”。漫长的进化过程中,人类可能无数次被病毒袭击,但通过疾病表现出来的却可能是病毒中生存策略的“失败者”。例如马尔堡病毒,在不发达国家的致死率可达100%,但爆发后导致整个区域的宿主都死亡,那病毒也就无法继续传播了。
   最成功的病毒已经学会与,人体和平共处。例如流感病毒,较高的传播能力与较弱的致死率可以让其每年都形成一次人群间的流行。另一个正在发生的病毒侵袭出现在澳大利亚的考拉身上,但这种逆转录病毒并未让考拉患病,而只是整合进了考拉的基因组中进行复制。
   宿主死亡后,病毒随之成为环境中的颗粒物,其蛋白质外壳其实对恶劣环境并不耐受,或者说其耐受的恶劣环境是人为定义的,人们习惯的环境参数对于这些病毒则可能是致命的。
   因此,当我们看到未知病毒,没必要特别往病与毒的方向考虑,正如细菌有鼠疫杆菌这类有害菌,也有辅助消化的有益肠道菌群,病毒也存在有益病毒。比如,很多肠道菌中寄生的噬菌体,实际在帮助我们抵御外来有害菌种。而且病毒为物种多样性提供了一个巨大的基因库,相比于高等生物相对稳定的内环境,病毒的基因突变速率要快很多,在侵染宿主的过程中可能成为物种灭绝的推手,但也很可能为宿主提供应对生存危机的外来援助。
   疫情流行时,人们对病毒持负面态度,但进入微观领域,病毒本身是没有态度的,它们只是在不断通过对环境的适应来复制自己和延续生存状态。也许这些来自冰川的未知病毒是“不速之客”,但目前需要更多证据来说明其(病毒群体)危害,甚至是优点。进化很多时候是一把双刃剑,经常有得有失。比如,患有镰刀型红细胞贫血症的患者就对疟疾具有免疫力。所以,在没搞清楚其毒性前,对未知病毒的风险需要谨慎考量,而不是因为名字就产生恐惧。
   不止病毒:冰川里的来客还有更多
   其实,从冰川里过来的客人并不单是病毒,还有大型运输船。近些年来,由于北冰洋冰川融化,北极航道有可能从季节性航线转变为常规航线而不再需要核动力破冰船。地球的形状决定了极地航道在经济,上的巨大优势一直接穿越极地,可大幅降低海运成本。
   经济发展作为内在动力,在事实上推动了物种迁移与入侵,为物种传播提供了快速通路。举个例子,大型航船的压载水舱其实促成了很多物种入侵事件,例如美国五大湖的斑马贻贝泛滥,就是压舱水的释放引发的。因此,物种入侵的风险会伴随航线缩短而提高,其中当然也包括病毒传播的风险。
   假设未知病毒释放在无人区,那么其最终还是会以另一种形式随冰雪沉积而无缘跟人类接触,但如果气候变化拓宽了人类的活动范围,路过冰川消融区的远洋货轮可能成为风险载体,将未知病毒送到其可以生根发芽的地方。
   目前,我们缺少对未知病毒的公共医疗负担的经济评价,一条航线的开通带来的经济收益,是否可以对冲公共医疗危机带来.的经济衰退风险,眼下是无法回答的问题,因为我们对未知病毒的了解还是太少。不过就已知的物种入侵事件而言,相比入侵后的损失,初期的航运贸易获益几乎可以忽略不计。总结起来说,冰川里的来客迟早要来,但不必恐慌,我们只是需要些时间与研究,来做好访客登记工作。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15322543.htm

服务推荐