環境與生態

永凍土驚爆病菌危機

正在解凍的永凍土區塊越來越大,釋出原本深埋其中的致病微生物。

撰文/古達奇(Sara Goudarzi)
翻譯/王心瑩
2016-12

環境與生態

永凍土驚爆病菌危機

正在解凍的永凍土區塊越來越大,釋出原本深埋其中的致病微生物。

撰文/古達奇(Sara Goudarzi)
翻譯/王心瑩
2016-12


今年夏天,俄羅斯西伯利亞偏遠的雅馬爾半島有一名12歲男孩感染炭疽而送命;大約有100名疑似病例送醫治療,發現至少有20人也診斷出這種可能致死的疾病。此外,這地區有2300多頭馴鹿也死於感染。原因為何?答案是永凍土正在解凍。永凍土是一層長年結凍的土壤,俄羅斯官方表示,解凍的永凍土釋出原本休眠的炭疽桿菌孢子,滲入附近的水域和土壤,然後進入食物供應鏈。這次炭疽疫情爆發是當地75年來首例。


多年來研究人員預測,全球暖化帶來效應,隨著氣溫攀升,原本凍結在永凍土裡的微生物可能釋出,例如古老細菌;科學家認為,其中可能包括人類未曾預期或沒有免疫力的致病因子。如今噩夢逐漸成為現實:致病微生物從深層凍土浮現。


炭疽在天然狀況下存在於各種土壤,疾病的爆發也與永凍土無關,但永凍土大規模解凍會使暴露於炭疽桿菌的人數大增。俄羅斯科學家列維奇(Boris A. Revich)與波多納亞(Marina A. Podolnaya)在2011年發表於《全球健康行動》期刊的論文中預測:「永凍土消融會使18、19世紀致命傳染病的病媒復甦,特別是當年埋葬傳染病死者的墓地附近。」


高緯度的永凍土確實正在解凍,解凍深度也更甚以往。西伯利亞許多地區,每年夏天永凍土上部活動層的解凍深度約50公分,但今年夏天出現熱浪,溫度徘徊在35℃,比平常高了25℃。這種差異可能使解凍情況擴大或加深,也使通常深埋於冰凍泥土內的微生物活躍起來。


科學家尚未計算出最後的解凍深度,但推測已有將近一世紀沒有見過這種數字。根據《科學》期刊2013年一項研究,只要氣溫比現今稍微高一點,永凍土就有可能大規模解凍,而高緯度地區的熱浪目前越發頻繁。


永凍土解凍會導致何種結果,主要看所含致病因子的活躍程度而定。許多微生物在極端寒冷的環境無法存活,但有些可以耐受很多年。法國地中海微生物研究所所長兼艾克斯–馬賽大學教授克拉佛希(Jean-Michel Claverie)說:「炭疽桿菌很特別,因為可以形成孢子。孢子有極強耐受性,可以像種子一樣存活超過一世紀。」


病毒也可以存活很長時間。克拉佛希與同事艾伯格爾(Chantal Abergel)連續於2014年和2015年發表他們的研究,從一塊存在三萬年的西伯利亞永凍土中找到仍有致病力的西伯利亞闊口罐病毒(Pithovirus sibericum)和西伯利亞軟病毒(Mollivirus sibericum),這兩種病毒只感染變形蟲;但這項發現是一種指標,顯示能感染人類的病毒(例如天花和西班牙流感)也可能保存在永凍土內。


更久以前造成人類罹病的病毒也可能現身,例如聚居北極的早期人類,他們身上的微生物可能還凍結在永凍土裡。克拉佛希說:「有跡象顯示,尼安德塔人和丹尼索瓦人可能曾移居到西伯利亞北部,而且染上一些病毒性疾病,有些我們知道,例如天花,其他則可能已消失。想到可能有一種感染疾病從古代人族延續到現在,聽來很吸引人,但也令人憂心。」


美國太平洋西北國家實驗室的簡森(Janet Jansson)則不擔心古代病毒。她指出,過去幾次想在屍體上找出這些致病因子的嘗試都落空了。不過她確實主張要進一步研究,鑑定出永凍土內的各種生物,有些可能對人類健康造成威脅。為達成這個目標,她與其他研究人員正使用現代分子技術,例如DNA定序與蛋白質分析,依各種未知微生物的性質進行分類,有時候它們被稱為「微生物暗物質」。


未來類似西伯利亞爆發炭疽疫情的可能性與次數,主要視氣候變遷的速率和發展軌跡而定。列維奇舉例,如果再來一次熱浪,可能讓曾經感染炭疽的動物屍體暴露出來。他補充道:「從雅馬爾半島的情形來看,炭疽大規模傳播的危機已經真的發生。」


深埋於永凍土的致病因子何時出現、凶猛程度如何,仍屬未知且無法預測,因此研究人員說,提到傳染病爆發與全球暖化時,正在解凍的永凍土並非是我們最大的隱憂。人類更立即且確切的威脅,其實是現代傳染病以及病媒傳播的地理範圍逐漸擴展,例如蚊子。


美國密蘇里大學獸醫病理學系的麥基微生物病理學講座教授史都華(George C. Stewart)說:「德州南部現在有登革熱疫情,而隨著氣溫攀升,海拔和緯度較高的地方也可見到瘧疾的蹤跡。當氣溫較高時,會引發霍亂的霍亂弧菌也更容易繁衍。」


比起那些還在永凍土裡蠢蠢欲動的古老微生物,現代已知的傳染性疾病種類更多,也已證實有許多方法可以控制它們:例如繪製疾病的分佈趨勢圖、消滅蚊子繁殖處、噴灑殺蟲劑。當然,大幅降低化石燃料排放量可以減緩氣候變遷,同時也能阻止古代致命病原體捲土重來,以及傳染病大規模擴散這兩方面的威脅。