●夢潔 玉琳 編

2020年以來，新冠病毒的肆虐，對全球經(jīng)濟發(fā)展和人們身體健康都帶來極大危害，科學界開始更加關(guān)注和警惕近年來已經(jīng)在北極冰層里發(fā)現(xiàn)的病毒。研究者們認為隨著地球永久凍土的融化，一些古老的病毒可能會從凍土中復(fù)活，造成遠古病毒的大回歸，甚至有些病毒為了生存而進化出“超級病毒”……

氣候變暖激活病毒傳播

由于溫室效應(yīng)導致全球氣候變暖，原本覆蓋在北極的厚厚的冰層正以驚人的速度融化。北極圈洋流系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)也隨之發(fā)生變化，一系列意義深遠的影響接踵而至。

根據(jù)最新研究，北極圈的氣溫正快速上升，其上升速度要比地球上其他地區(qū)快2至3倍，21世紀或?qū)⒊蔀楸睒O地區(qū)11.5萬年以來最溫暖的世紀。北極氣溫上升正產(chǎn)生蝴蝶效應(yīng)，使引發(fā)病毒和流行病傳播的一些因素被激活，病毒危機表現(xiàn)出比以往更復(fù)雜的形態(tài)。

首先，北極氣溫升高導致北冰洋冰層和陸上永凍土融化，被困在永凍土下數(shù)百萬年的遠古病毒正“蠢蠢欲動”。

其次，覆蓋在北極海洋的冰層不斷消融，使得生活在大西洋和太平洋的生物開始融合。在冰層融化前，兩大洋的生物被北極厚厚的冰層阻隔，形成了相對獨立的基因系統(tǒng)，彼此間都缺乏抵御對方疾病的抗體。而冰川的消失，讓這些生活在不同區(qū)域，攜帶不同疾病的海洋生物相遇，不可避免將會導致一些致命疾病的傳播。

再次，氣候變暖使一些野生動物物種，被迫遷移到以前因過于寒冷而不適宜動物生存的地方?？梢韵胍姡澜绺鞯卮笈蝤B的棲息環(huán)境也會因氣候變化而變，候鳥的遷徙行為將隨之變化，這種變化使得人禽共染病毒有更多的機會得以傳播，如多種禽流感。

最后，雖然目前北極地區(qū)仍是一片荒涼，深層永凍土層尚可獨安一隅，但人類的科研和生產(chǎn)活動已開始在這一區(qū)域啟動，采礦和鉆井作業(yè)所需要的挖掘可能讓這些古老的凍土層暴露出來，如果那里仍然存在有活力的病毒粒子，將可能帶來未知的災(zāi)難。

最新研究表明，由于氣候變化導致北極海冰融化速度加快，致命的海豹瘟熱病毒開始在動物間傳播，對海豹、海獺和海獅產(chǎn)生了近乎毀滅性的打擊。研究人員通過衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，海豹瘟熱病毒的傳染和暴發(fā)高峰與北極海冰的減少相吻合。

數(shù)據(jù)顯示，在2004年和2009年，病毒感染的幾率是其他年份的9.2倍，這與當年海冰的消融有關(guān)。海冰消融導致極地動物尋找新的棲息地，隨著這些動物的遷移及與其他物種的接觸，可能會引入和傳播新的傳染病。隨著北極海冰的持續(xù)消融，病毒跨越北太平洋和北大西洋傳播可能會越來越普遍。研究人員表示，加拿大北極地區(qū)的冰川正在以前所未有的速度消融，深藏地下4萬年的景觀逐漸暴露出來，同時古老的植被和古細菌也得以重見天日。

2020年1月發(fā)表的一篇論文指出，美國俄亥俄州立大學的科學家在采集于青藏高原上的冰核樣本中發(fā)現(xiàn)了古老病毒存在的證據(jù)，其中有28種都是從未發(fā)現(xiàn)過的新病毒，已經(jīng)被冰封了一萬五千年左右。

其實這種發(fā)現(xiàn)也并不少見。

被封存的遠古病毒

冰川中最古老的“番茄花葉病毒”

早在1999年，美國科學家在格陵蘭島深達2000米的地下冰芯樣品中檢測到了“番茄花葉病毒”的影子，由于這種病毒很穩(wěn)定，它們的基因組在冰層里埋藏了14萬年還能被檢測到。這也是目前發(fā)現(xiàn)的最為古老的病毒基因組痕跡。

立陶宛教堂內(nèi)的孩童木乃伊身上，發(fā)現(xiàn)了古老的天花病毒樣本。

“木乃伊”中的“天花病毒”

2004年，一支由法國和俄羅斯科學家組成的考古隊在西伯利亞東北部的永久凍土中發(fā)掘出幾具死于三百多年前的冰凍“木乃伊”。數(shù)年后，他們對保存最完好的一具“木乃伊”進行解剖時，發(fā)現(xiàn)死者肺部有出血痕跡。鑒于這種癥狀經(jīng)常在天花患者身上出現(xiàn)，因此研究人員對其進行了深入研究。結(jié)果證實，這具“木乃伊”確實攜有天花病毒的基因片段，但這種三百多年前的天花病毒和目前存在的天花病毒類型不同，科學家認為這個流行在17世紀的天花病毒可能是現(xiàn)代天花病毒的祖先。

天花曾是世界上傳染性最強的疾病之一，感染天花病毒者全身被膿皰覆蓋。所幸的是，這種病毒已于1979年被正式宣布根除。目前，全世界僅有美國和俄羅斯的兩個實驗室保存有天花病毒樣本，病毒樣本取自上世紀五十年代的天花患者。

不過，科學家們紛紛對此表示擔憂。法國國家科研中心的科學家們警告稱，若氣候變化導致西伯利亞墓地解凍，這些尸體上攜帶的天花病毒或?qū)⒅噩F(xiàn)人間。因為，永久凍土中的病毒可以生存非常久，而且尸體中的天花病毒實際上處于假死狀態(tài)，隨著全球變暖加速與北極圈內(nèi)能源開采活動的增加，這些病毒對人類公共安全的威脅也會不斷加大。

導致1918大流感的H1N1流感病毒示意圖

永久凍土中的“流感病毒”

除了天花病毒，另一個狠角色——流感病毒，在歷史上也曾給人類造成沉重的打擊。1918年西班牙流感總共導致了約2000萬至5000萬人死亡，還有數(shù)據(jù)表明死亡人數(shù)可能達到1億，而當時世界人口還不到20億。

科學家們從阿拉斯加永久凍土中找到了一具1918年大流感受害者的遺體，并通過現(xiàn)代測序技術(shù)從遺體的樣本中獲得了那株流感病毒的全部基因組序列。通過這些序列信息，美國疾病預(yù)防控制中心的科學家在實驗室中重新構(gòu)建了這株病毒，并用這個病毒嘗試感染體外培養(yǎng)的細胞和小鼠。實驗結(jié)果表明，這個病毒對于小鼠的感染能力和致病能力都要強于目前流行的流感病毒。

“潘多拉病毒”是迄今人類發(fā)現(xiàn)的最大病毒，可通過普通的顯微鏡看到，科學家認為該病毒或起源于外星環(huán)境中。

源自火星的“潘多拉病毒”

2013年，科學家在智利中海岸河流沉積物表層和澳大利亞墨爾本附近一個淡水池塘底部泥漿中，發(fā)現(xiàn)了兩種更大的變形蟲寄生型巨大病毒，這兩株病毒分別被命名為“咸潘多拉病毒”和“甜潘多拉病毒”。其基因組比其它所有已知病毒都要大得多。作為當時地球上被發(fā)現(xiàn)的有史以來最大的病毒，直徑達1微米，“潘多拉病毒”只有6%的基因與地球上其他生物的基因類似，這讓研究人員百思不得其解。研究人員甚至猜測，該病毒來源于遠古時代甚至源自其他星球，比如火星，這也是稱其為“潘多拉病毒”的原因。

西伯利亞闊口罐病毒

3萬年前的“西伯利亞闊口罐病毒”

2014年3月4日，科學家在俄羅斯的西伯利亞凍土層中發(fā)現(xiàn)了世界上第三種超大型病毒，足足有1.5微米長，可以在光學顯微鏡下直接觀察到，而其生存的年代正是史前人類尼安德特人滅絕之時的3萬多年前，科學家將其命名為“西伯利亞闊口罐病毒”。

研究者采集了一些地下30-40米處的冰層樣本帶回實驗室。用阿米巴蟲作為“誘餌”，想看看冰水里面是否含有能夠感染阿米巴蟲的病毒。因為，如果阿米巴蟲被感染，就說明冰層里面的病毒能夠“復(fù)活”。在實驗中，科學家把活的阿米巴蟲放入融化之后的冰水里，沒過多久里面的一些阿米巴蟲就出現(xiàn)了異常甚至死亡。科學家在這些阿米巴蟲的體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一些像橄欖球一樣的瘦長型顆粒。

起初，專家以為它只是“潘多拉病毒”的一個變種，但在深入分析后才發(fā)現(xiàn)，除了外形與“潘多拉病毒”接近，兩者幾乎毫無共同點，這是一種全新的病毒。要命的是，“西伯利亞闊口罐病毒”居然還具有復(fù)制及感染能力。它會在宿主細胞質(zhì)中完成自我復(fù)制，而不是像其他病毒那樣“接管”細胞核。不過研究人員表示，這種病毒對人和其他哺乳動物無害，它的目標僅僅是阿米巴原蟲而已。

炭疽桿菌

威脅人類的“炭疽桿菌”

科學家還發(fā)現(xiàn)永凍土內(nèi)的病菌已經(jīng)開始威脅人類。2016年夏天，西伯利亞亞馬爾半島上的一群馴鹿和游牧民患上一種神秘的疾病。有關(guān)“西伯利亞瘟疫”的謠言一度甚囂塵上。實際上，這種神秘疾病上一次出現(xiàn)在該地區(qū)還是1941年。當時一個小男孩和一群馴鹿死亡后被確診罹患炭疽熱。病源是一具解凍的馴鹿尸體，而這頭馴鹿死于多年前的炭疽熱疫情。因此，科學家認為，是氣候變暖促使永凍土層解凍，以致在此地區(qū)消失了75年的炭疽桿菌又卷土重來。

古老病毒的頑強和脆弱

科學家在破解地球極地病毒的研究中取得了多方面的突破：一是對埋藏在冰凍層中的病毒和細菌進行了復(fù)活實驗；二是檢驗了一些病毒寄主或被感染對象；三是正在成功破解一些病毒的基因片段。

一些古老細菌和病毒正在實驗室里復(fù)活。例如在美國國家航空航天局（NASA）2005年進行的一項研究中，科學家成功地將被封存在阿拉斯加州一個冰凍池塘中長達3.2萬年的細菌復(fù)活，這是一種被稱為肉芽孢桿菌的微生物。兩年后，科學家又成功復(fù)活了800萬年前的細菌，這些細菌在南極一處冰川的冰層中休眠。在同一研究中，從10萬年前的冰層中采集到的細菌也被復(fù)活。

這頭冰凍的長毛猛犸象遺體是在俄羅斯西伯利亞永久凍土地帶被發(fā)現(xiàn)的，距今約有39000年歷史。

2014年，法國的一項研究將一種存在于永凍土層中3萬年的病毒帶回實驗室，重新加熱后，病毒迅速復(fù)活。足以證明微生物的生存能力之強。

2018年，俄羅斯和美國研究人員解凍了西伯利亞的永凍土樣品，并成功讓其中兩條冰封了3萬年以上的線蟲復(fù)活。他們的發(fā)現(xiàn)第一次提供證據(jù)表明，多細胞生命體在永凍土的極寒環(huán)境中長期休眠后，仍能夠恢復(fù)生機。

氣候變化正在融化越來越多的永久凍土。一般情況下，每年夏季淺層凍土會融化約50厘米。但隨著全球變暖，更深的永久凍土正逐漸暴露出來，就像剝洋蔥般由外向內(nèi)層層融化。隨著凍土層的融化，原來處于休眠狀態(tài)的古老病毒和細菌，正在溫暖的環(huán)境中恢復(fù)生命力。

很顯然，永久凍土是病毒天然的保存箱，“因為里面溫度很低，不含氧氣，且處于黑暗中。下層永凍土中可能仍保存著能感染人類或動物的病毒，包括過去曾引發(fā)全球性傳染病的致病性病毒。”法國艾克斯·馬賽大學的進化生物學家簡-米歇爾·克拉弗維指出。

佛羅里達大學微生物學家布倫特·克里斯特納則警示人們，永久凍土并不是保存病原體的唯一潛在源頭，融化的冰川也可能使那些“囚禁”微生物或病毒的儲存庫得以釋放。

然而，科學家表示，盡管如此，也不用對冰封的古老病毒太過擔心，因為目前已發(fā)現(xiàn)的古老病毒大多數(shù)并不會感染人類。

例如，“番茄花葉病毒”的寄主范圍很廣，能傳染36科200多種植物，但不會對人類造成威脅；“西伯利亞闊口罐病毒”雖是一種全新的病毒，具有復(fù)制及感染力，會在宿主細胞質(zhì)中完成自我復(fù)制，但并不像其他病毒那樣能“接管”細胞核，對人和其他哺乳動物無害。

未來，病毒復(fù)活會威脅人類嗎？

至于那些被冰凍的、攜帶傳染性病毒的尸體，是否會在重見天日后為禍人間？也許答案是否定的。2005年，科學家從阿拉斯加和挪威長期冰凍的墳?zāi)怪型诰虺隽鞲兴离y者的尸體，分離出病毒中的遺傳物質(zhì)，并成功對該病毒的整個基因組進行了排序。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有病毒片段都損壞嚴重，無法再感染其他宿主。到目前為止，還沒有確鑿證據(jù)表明北極冰凍的病原體對人類構(gòu)成重大威脅。

這是為什么呢？因為，雖然在合適的條件下，一些人類病原體確實能在被長期冷凍后復(fù)活。但這通常是在穩(wěn)定的、被嚴密監(jiān)控的實驗室環(huán)境中完成的。另外，被困在永凍層中的尸體，可能會經(jīng)歷濕度和溫度的劇烈波動，就像它們周圍的環(huán)境一樣。

永凍層的最上層，被稱為“活躍層”，往往在全年的季節(jié)循環(huán)中反復(fù)經(jīng)歷解凍和再凍結(jié)。隨著氣候變化使北極溫度升高，活躍層在地表以下越來越深地延伸。這一過程，使被長期埋藏的物體從逐漸變軟的土地上冒出來。

威爾士的阿伯里斯特威斯大學的北極微生物學專家阿爾文·愛德華茲說，人類病原體的問題在于，它們在這種不穩(wěn)定的環(huán)境下表現(xiàn)不佳。隨著時間的推移，解凍和凍結(jié)的循環(huán)會殺死細菌，分解病毒。

盡管科學家的研究表明，迄今所發(fā)現(xiàn)的病毒類型和復(fù)活的微生物大多數(shù)不會威脅人類安全，但是，類似炭疽對人體直接有害的病毒難道不會再出現(xiàn)嗎？

中美科學家在青藏高原發(fā)現(xiàn)了32種史前病毒，并從中辨識出4組已知病毒的DNA，但令人驚訝的是，另外28組病毒DNA是從未見過的，沒有已知病毒樣本與之匹配，況且這些發(fā)現(xiàn)還只是冰山一角。

一個不爭的事實是，隨著地球永凍土的融化，一些古老的病毒可能會從凍土中復(fù)活，造成遠古病毒的大回歸，甚至有些病毒會為了生存而進化出“超級病毒”。到那時，它們對人類會構(gòu)成何種威脅則難以預(yù)測。

像西班牙流感、天花或鼠疫等已經(jīng)被消滅或控制的疾病可能會被凍結(jié)在永凍土中，誰也無法預(yù)知它們又將在何時再次被釋放出來。確實，對1918年流感的調(diào)查給了人們一個教訓：被感染病毒的人體從冰層中融化后，可能會釋放出現(xiàn)代社會無法應(yīng)對的病原體。

控制氣候變化和進一步升溫，切實保護好北極冰凍層是至關(guān)重要的。將病毒永久封存在冰層里，是人類的最大期許，而實現(xiàn)這一點需要人們做出極大的努力，特別是改變生產(chǎn)方式和人類行為，減少化石燃料的開采和使用，降低碳、甲烷等溫室氣體的排放。

南極Limnopolar湖中檢出的多種病毒在電子顯微鏡下的照片，上排為不同類型的噬菌體病毒。