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北極永久凍土帶“僵屍疾病”復活

美國《大西洋月刊》專欄作家羅賓遜‧梅耶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鬆軟,一些令人不安的威脅正在逐漸甦醒。
(示意圖源:互聯網)
(示意圖源:互聯網)
有可能感染人類
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。

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複掩埋的苔蘚。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,並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,許多病原體可能倖存於緩慢地融解過程,如果是這樣的話,它們很可能會再次感染人類。
1892年,當時28歲的俄羅斯植物學家德米特里‧伊萬諾夫斯基在聖彼德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,並將其命名為“病毒(virus)”,拉丁語的意思是“黏液”。

125年之後,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週期中能夠多次複製自己,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,迫使其複製更多的病毒粒子。一個病毒粒子幾乎瞬間內可以複製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。
生命力非常頑強
讓‧蜜雪兒‧克拉維萊和香塔爾‧阿比蓋爾法國馬賽大學兩位資深微生物學教授是一對夫妻,自廿一世紀之交以來,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4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4種細菌是在一些特殊環境下發現的:除擬菌病毒之外,第一種細菌發現於澳大利亞淺湖;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,它們並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製造更多的蛋白質。

令克拉維萊夫婦吃驚的是,他們並未想到“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,並放在花盆之中,它會萌發出蠟狀小芽和嬌嫩的白花。

“永久凍土帶逐漸復甦的病毒十分反常。”

克拉維萊聯繫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,並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解析度顯微鏡下觀察,並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。

之後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(Pithovirus sibericum),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。

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倖存於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屍體。

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),它們發現於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製和最具治療效果的抗生素。這項發現表明,細菌可以倖存於最特殊、最偏遠的環境◆

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