天空充满细菌

一项新研究表明，在蓝天之下，在白云的附近，有一条微生物高速公路隐藏在人们视线之外。根据 9 月 9 日发表在《国家科学院院刊》上的一项研究，活的微小细菌和真菌在不同地点之间移动超过 1,200 英里，在离地面约 10,000 英尺的风中传播。

这一发现可能对人类健康和全球病原体中耐药基因的持续传播产生影响。分析显示，这些在地表以上传播的微生物中，有相当多的微生物可能致病，其中一些对多种抗生素具有耐药性，数量之多令人震惊。

“我们本不应该发现这样的结果，”这项研究的主要作者、巴塞罗那全球健康研究所的计算生态学家兼研究教授 Xavier Rodó 说道，他领导着该研究所的气候与健康小组。他补充道，这是“在高空（远高于行星边界层）发现了前所未有的微生物类群多样性”。

Rodó 和他的同事在日本上空的 10 次不同采样飞行中，利用基因分析鉴定出 266 种真菌和 305 种细菌，他说这些细菌可能代表了 2,000 多个物种。根据对样本中发现的气流和其他微量化合物的评估，研究人员确定这些微生物起源于东北亚的农业地区，并被带到了大约 1,200 英里外的大气层，进入日本领空，然后缓慢地向地球表面飘去。许多在高空检测到的微生物也在低空被发现，这意味着细菌和真菌正在进入我们的直接环境。

并非所有微生物都是有害的，但值得注意的是，本案中收集和鉴定的微生物中超过三分之一是已知在正确的暴露环境下会导致人类疾病的病原体。科学家还发现，至少有一些微生物在艰苦的大气旅程中幸存下来，并带来了多种抗生素耐药性。他们设法培养了一些细菌，在培养皿中生长出菌落。在少数情况下，这些菌落对多种抗菌药物具有抗药性。

Rodó 强调，这些发现并不能证明所有这些流动的微生物都会使人患病，也不能证明下一次流行病会从天而降。“人们不会以非常奇怪的方式在任何地方生病，所以我们必须认为大多数健康的免疫系统可以应对 [这种空气中的细菌]，”他说。“我们并不是说流行病会从遥远的地方传播开来。”

尽管如此，这项研究表明，微生物的大气传播值得考虑和关注——尤其是在理解令人不安的抗生素耐药性上升时。“很明显，这种生物多样性正在远距离传播，”罗多说。“当然，如果传播的细菌有耐药基因，那么现在这些基因就会被引入到一个新的群落中，这可能会令人担忧。”

此前，人们已经充分认识到，被风吹到远距离的颗粒物会给远离污染源的人们带来麻烦。例如，研究已经将撒哈拉沙尘暴与加勒比地区的哮喘联系起来。然而，人们对离地面数千英尺的生物群落及其对全球健康的影响了解甚少。

一些研究表明，同样遥远的撒哈拉沙尘暴与大西洋彼岸的脑膜炎疫情之间存在关联。一些分析表明，山谷热是一种由美国西南部一种真菌引起的疾病，也与沙尘暴有关。Rodó 等人过去的研究表明，神秘的川崎病的爆发可能与风流有关。甚至植物病原体也可能搭乘风进行长途旅行。但人们普遍认为大多数微生物不会进行如此长途的旅行并存活下来。本周的研究表明它们确实可以。

“他们发现那里有大量物种，它们在那里四处传播，”这是新发现，宾夕法尼亚州立大学环境健康与安全工程副教授杰里米·格南德 (Jeremey Gernand) 表示，他未参与这项新研究。10,000 英尺高的大气层是一个艰难的地方。那里充满了强烈的太阳辐射，寒冷，温度和湿度变化很大。“这些细菌和真菌在所有这些情况下都能存活下来，”格南德指出。“这真的很有趣。”

然而，他赞同 Rodó 的谨慎态度，即不要解读这对人类感染风险意味着什么。对于病原体，剂量很重要。“我们知道很多，在有害细菌使我们生病之前，我们的食物或水中会有多少有害细菌，”Gernand 说。相比之下，“我们很少有关于吸入性病原体的那种信息，”他补充道。健康的免疫系统通常可以管理单个入侵者，毕竟，我们经常呼吸的空气都不是无菌的。从新发现来看，尚不清楚每种病原体的运输浓度是多少，这是 Gernand 希望看到后续研究对其进行评估的。

这项研究的另一个局限性是，它只在几个时间点对一个地方进行了研究。“至于在一年中的其他时间，这种暴露是否持续存在，这并没有给我们提供太多线索，”Gernand 说。然而，根据他自己对颗粒物污染洲际移动的研究，他仍然认为“这种情况可能在任何地方都在发生”。

微生物云层中的一线希望：大气层可能成为监测全球健康的另一个地方。新冠肺炎疫情表明，废水追踪等预警系统对于确定疾病进展并做出相应准备和应对有多么重要。Rodó 建议，随着更多研究的开展，空中收集飞行可能成为评估接触和感染风险的有效方法。