近日,一份研究报告发表在了生物学预印本网站上,这份报告是来自于美国和中国科学家组成的团队,在2015年,美国和中国科学家组成的团队在青藏高原冰川中钻取冰核样本,他们钻进了 50 米,期望能找到一些东西。
在我国西部,欧亚大陆与印度板块挤压形成了惊人的“世界屋脊”青藏高原景观,青藏高原及其周边山脉是全球中低纬度冰川分布最为集中的地区,我国有46000多条冰川,主要分布在青藏高原。这些冰川形成于15000年前,被认为是“全球水塔”——积累起来的冰雪融化形成河流并流向其他地方,成为亚洲长江、湄公河、印度河、恒河等多条河流的发源地。
之所以经过了这么久才得出成果,是因为冰核样本中的病毒非常小,因此特别缺乏相关的研究。而且,冰核中的生物量是如此之低,以至于外部污染它的任何东西,其浓度都将远远高于冰核内部的任何东西,去污染问题极其重要,否则,得到的都是垃圾。
而且在钻取、处理和运输冰核过程中,没有特殊的程序帮助避免污染。研究人员设计和测试了一个三步程序去移除表面污染物。
研究人员在一个寒冷的房间里设置了温度计,温度设定在23华氏度(零下5摄氏度),然后用一个消过毒的环形锯切去外层0.2英寸(0.5厘米)的冰。然后,研究人员用乙醇清洗冰芯,再融化0.2英寸的冰。最后,他们用无菌水将接下来的0.2英寸冲洗干净。
经过所有这些工作(刮掉约0.6英寸,或1.5厘米的冰),研究人员终于获得了他们可以展开研究的未受污染的冰层。研究人员通过用细菌、病毒和遗传物质覆盖无菌冰核的表面来测试他们的方案。在所有样本中,该程序均成功清除了污染物。
在对两个冰核进行相同的操作后,研究人员使用微生物学技术来记录冰川冰中残留的遗传信息。
研究人员共发现了33组病毒,其中 28 组是新的病毒,并且大部分病毒与同时出现的大量细菌有关,包括甲基杆菌、鞘氨单胞菌和紫色杆菌,这表明病毒感染了几个大量的微生物群。
这项对古代病毒的研究“为从冰川中研究病毒基因组及其生态提供了一个窗口,并强调了它们(在今天)对大量微生物群的可能影响。
而这些病毒在冰川融化之后是否会对人类产生影响呢?无论是什么原因所导致,地球气候变暖已经成为了科学界的共识。
据中国科学院青藏高原研究所长期的遥感及地面观测显示:过去约30年间,青藏高原及其相邻地区的冰川面积由5.3万平方公里缩减至4.5万平方公里,退缩了15%。
根据研究人员预测,青藏高原上绝大部分的冰川和永冻层不久就将消失殆尽,这将影响亚洲各地的淡水供应。“世界屋脊”青藏高原是长江、黄河、澜沧江、雅鲁藏布江等多条大河的源头,向亚洲近20亿人供应着淡水。但受气候变化影响,这里的冰川迅速消退,草原面积不断减小,荒漠化面积不断增加,区域降水反常,几条大河的水位不断下降,永冻层也在持续融化。
而在冰川融化之后,病毒被释放,如果这些病毒能够适应气候的变化,这些病毒对人类会产生什么样的影响,目前还未可知。
在地球上许多古老冰层中所隐藏的病毒种类相当繁杂,如各种怪异的流感病毒、骨髓灰质病毒、天花病毒等,另外还有许多至今尚未探明的病毒种类。而人类健康的自我防御机制,不会预见到那些在人类社会中已经消失了几千年的病毒会重新出现,因此针对这些病毒的抵抗能力很脆弱。
这些病毒可以通过空气找到宿主,一滴从融化的冰水中蒸发的带有病毒的浮质又可能在另外的地区形成新的降水,从而侵入人体或生物之中。如果一些病毒能在干旱的环境中生存,它们就可以通过空气传播很长的距离了。
例如一种能够引起痢疾状腹泻的病毒,这种病毒每隔几十年便在沿海地带出现一次,而它的栖身场所就是南极和北极的冰川。当病毒找到宿主后,一个宿主传给另一个宿主,疾病就有可能因此暴发或者大流行。
美国著名学家罗杰斯教授通过对北极圈附近冰湖内的A型流感病毒进行研究就发现,这些湖泊上常年有候鸟来往(例如鸭类和鹅类),而候鸟身上携带的病毒和湖水中的病毒结合后发生了变异。在候鸟迁徙的时候,它们会将新的病毒传播到它们所去的地方,从而造成疾病的流行。
事实上,面对全球气候变暖,冰川消融,科学家目前也并不知道有多少微生物被释放,它们具有什么样的功能,是否因为无法适应现代环境而消失,还是在暗暗潜伏。
不过也不需要太过于担心。灾难性后果发生的几率非常小。这是因为,冰川中这些微生物的浓度非常低,而且大部分都不是动物或植物的致病菌。而在冰川地区,人类的人口数量很少,也不会造成病菌的大范围传播。
论文链接:
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.01.03.894675v1
https://doi.org/10.1073/pnas.1510795112