融化的北极为科学家提供了研究早已死亡的病毒的宝贵机会

融化的北极为科学家提供了研究早已死亡的病毒的宝贵机会

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几十年来,这名因纽特妇女——1918 年西班牙流感的受害者——一直被埋在阿拉斯加六英尺深的永久冻土下的集体坟墓中。但当 20 世纪 90 年代冻土开始融化时,因纽特小镇布雷维格传教团允许科学家将她挖出来。她体内的大量脂肪使她的肺部免受高温的影响,有助于保存其中的病毒碎片。

由于这一发现,研究人员得以破译病毒的基因蓝图,最近他们因此了解到 1918 年流感为何如此致命。他们表示,他们的见解将帮助公共卫生专家更好地应对下一次大流行。

这可能是北极缓慢发生的灾难的一个小好处。不断上升的气温正在融化永久冻土,释放出大量甲烷,这是一种强大的吸热气体。但随着地球融化,它也可能揭示许多疾病的起源,如猩红热或冠状病毒,帮助科学家了解过去的疫情并应对新的疫情。

“我们无法预测未来,但通过了解过去,我们可以了解可能发生的情况,”美国国家过敏和传染病研究所所长的高级顾问、2007 年有关在阿拉斯加发现西班牙流感病毒颗粒的论文的合著者戴维·莫伦斯 (David Morens) 说。他说,确定流感的基因组成花了 10 年时间,他把他们的工作比作把成千上万个破碎的茶杯碎片粘在一起。(如今,由于技术进步,这项工作只需几天时间。)

最后,在去年发表的一项研究中,莫伦的团队确定了 1918 年毒株中导致该疾病如此致命的基因。他们还确定 1957 年、1968 年和 2009 年的流行病都是由 1918 年毒株的后代病毒引起的。

莫伦斯说:“我们现在知道,1918 年的病毒从基因上与现存的一种鸟类病毒非常接近。”

1918 年,士兵们在堪萨斯州芬斯顿营的一家医院接受西班牙流感治疗。国家档案馆

在去年发表的另一篇论文中,科学家详细介绍了如何利用他们的研究成果开发通用流感疫苗,这种疫苗可以预防多种不同的流感病毒株,并免除每年接种疫苗的需要。这些发现只是北极冰冻土地下隐藏的众多秘密之一。

“它就像一个时间胶囊。我们一直在向前研究它们,现在我们也可以向后研究,”莫伦斯说。“地球变暖得越厉害,病毒的来源就越多。我们很难知道我们会发现什么,但我的感觉是,当我们在新的地方寻找病毒和其他生物时,我们会找到它们。”

可以肯定的是,这是一个年轻的研究领域。科学家们才刚刚开始认识到融化永久冻土的研究潜力。专家表示,在某个时候,他们甚至可能找到古代冠状病毒的样本。如果他们真的找到了,病毒学家可能会学到一些东西,帮助他们对抗当前的流行病。

加州大学圣地亚哥分校传染病专家罗伯特·T·斯库利说:“冠状病毒无处不在。蝙蝠和其他哺乳动物身上都有这种病毒,这些受感染的动物也会死亡并被埋在冻土里。”

尽管科学家复活地下潜伏疾病的风险很小,但许多研究人员认为,为了更好地了解致命疾病的起源,冒这个险是值得的。他们说,只要采取正确的预防措施,威胁就会很小。例如,在西班牙流感中,病毒碎片基本上已经死亡。它们只能在实验室中培养。

北极土壤中出现的众多奇迹之一是噬菌体——一种能杀死细菌的病毒。科学家们正在研究它们是否有可能阻止威胁生命的抗生素耐药性细菌。由于每种噬菌体针对的细菌都不同,因此发现的每一种新菌株都会增加治疗手段。长期埋藏的噬菌体也为数千年前存在的古老细菌的性质提供了线索。

“这里有大量的噬菌体,它们和永久冻土首次形成时被埋葬的噬菌体是一样的。通过研究它们,我们可以知道它们在当时能够杀死哪些细菌,”Schooley 说。

科学家还在西伯利亚 3 万年前的冻土样本中发现了一种“巨型病毒”。虽然这种病毒非常微小,但与传统病毒相比,它还是非常巨大的。尽管名字令人恐惧,但在西伯利亚发现的这种病毒株对人类并不构成威胁。

然而,并非每种埋藏在永久冻土中的微生物都是如此无害。尽管科学家们小心翼翼地控制致命疾病,但有些微生物可能会自行复活。例如,据信,2016 年西伯利亚爆发炭疽病,就是在解冻一具感染炭疽病的 75 年前的驯鹿尸体后爆发的,那次爆发导致数十人患病,一名儿童死亡。

工人们生产天花疫苗。泛美卫生组织

传染病专家、哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院流行病学教授斯蒂芬·莫尔斯表示,虽然高温可以杀死几乎所有病毒,但一些罕见病毒,如天花,却可以在解冻后存活下来。1980 年,世界卫生组织宣布这种疾病已被根除,但融化的永久冻土可能会使它卷土重来。

莫尔斯说:“如果天气足够干燥,天花病毒在温暖的环境下会存活得很好,因为它是一种非常顽强的病毒。”他补充说,以前科学家无法想象天花病毒会死而复生,但气温升高使这种可能性大大增加。“这个想法很牵强。但现在,随着气候变化,这似乎不再是一个不可能的场景,”他说。

气候变化导致永久冻土以惊人的速度融化。据估计,尽管北极永久冻土目前的覆盖面积比俄罗斯还大,但到本世纪末,其面积可能会缩小到比阿拉斯加还小。

北极冰层中捕获的冰冻甲烷气泡。美国地质调查局/ Miriam Jones

“这令人担忧,因为碳的含量如此之大,”太平洋西北国家实验室生物科学部生物学首席科学家珍妮特·詹森 (Janet Jansson) 说。她研究的是冻土层中大部分处于休眠状态的微生物如何在地面融化时苏醒。这些微生物开始吞噬腐烂的植物并喷出导致全球变暖的气体。

马萨诸塞州伍兹霍尔研究中心副主任兼高级科学家罗伯特·马克斯·霍姆斯认为,这将是一个严重的问题。北极永久冻土中的碳含量是目前大气中碳含量的两倍。他说,即使是一点点变暖,也可能释放出大量埋藏的碳。

“这种现象已经持续了数万年,这是我们最应该担心的事情,”他补充道。“一旦这列火车离开车站,刹车就更难了。一旦它启动,就很难停下来。”

一线希望是,融化的永久冻土也可能带来一系列拯救生命的新发现,尽管这种发现微不足道。气候变化正在揭开生物学的神秘面纱,可能有助于科学家控制一些最致命的疾病。

“那个环境包含很多秘密,”莫伦斯说。“当我们改变并发布这些东西时,我们无法预测会发现什么惊喜。”

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