冰川融化恐释放病毒？不速之客还有更多

科学辟谣 2020-02-26

　　冰川来客迟早要来，不如抓紧时间做好访客登记工作。

　　作者 | 于淼西奈山伊坎医学院环境医药与公共卫生系

　　近期，一篇预印本论文指出青藏高原的冰芯中发现了许多未知病毒，结合全球变暖的大环境，很多人开始担心：冰川融化后，会不会释放这些被历史冰封的“不速之客”？它们会不会对人产生危害呢？

　　本次采样的古里雅冰川（又称古里雅冰帽），位于青藏高原西昆仑山，因冰芯记录的采集而知名 | 网络图片

　　无处不在的病毒：海洋输出更胜一筹

　　这次研究使用的冰芯采自青藏高原的古里雅冰川，其中一根来自冰川顶部，一根来自高原区域（山腰），最深一个样本在冰川表面以下49米。俄亥俄州立大学的科学家们对其中的病毒与微生物进行分析，发现一些古老病毒，包括28种未知病毒。

　　这个结果并不令人惊讶。人类的文明史不是消过毒的，环境中其实长期存在各类病毒与细菌，除了冰川，在深海与高空都有。

　　过往研究表明，冰川冰芯样品里微生物数量大概为每毫升100~10000个细胞，而深海海水里，每毫升含微生物数量在10000~1000000个，比冰川里多得多。如果是更小的病毒，整体的数量级还要更高。

　　相比于相对清洁的冰川融化释放的未知病毒，海洋大气间的循环也在不断输送深海微生物到人类可接触的环境中：病毒可以在热盐环流作用下从深海提升到海面，然后通过海面气溶胶参与大气循环甚至在其中进行变异，之后再通过大气输送到陆地上空通过降水冲刷到地面。当然，适应了高压高盐环境的深海微生物能不能在地表存活是另一个问题。

　　一些未知海洋病毒的显微图像 | Jennifer Brum, Sullivan Lab at Ohio State

　　人们的认知对于相对熟悉的风险会弱化，而对新产生的风险例如冰川融化会更为关心，特别是在全球变暖的大背景下。伴随冰川消融，未知病毒的释放就是灰犀牛而不是黑天鹅事件，是一定会发生的事。（注：“黑天鹅”事件，指非常难以预测，且不寻常的事件，通常会引起连锁负面反应甚至颠覆；“灰犀牛”事件指大概率且影响巨大的潜在危机）。更有可能，同等风险的事可能已经发生过了，只不过相对环境的瞬息万变，人的认知理解是滞后的。

　　举个例子，我们会使用大量紫外灯杀毒，但紫外线同样是诱导基因变异的手段，使用紫外灯我们可以有杀菌的收益，也会有诱变出超级细菌的风险，行为的目的并不一定与事实符合。这个时候，我们需要有更多关于病毒的研究，对其可能造成的危险作定量估计。

　　单就这篇文章而言，其实并未涉及风险评估的部分，更多是通过宏基因组测序手段对新病毒进行了分类尝试。论文作者还提供了一种比较靠谱的对样本作抗污染处理的方法，简单来说就是切掉样品表面，然后用酒精和清水各洗掉一层，这样剩下的冰芯样品就是“干净”的没有外界污染的了。对其测试，就可以知道里面有没有病毒，有哪些种类病毒了。

　　整体来说，该领域目前还处于研究的初期，对于实验结果不用过度解读。

　　自然记录：南极冰川藏毒更久

　　看到“古老病毒”大多数人会感觉兴奋，但更古老病毒应该封存在南极。因为冰川的形成需要有降雪成冰并到今天还能存在，地球上最符合这个条件的地方在南极洲。2017年《科学》杂志曾报道过来自南极洲270万年前的冰芯，这已经是当时能测到的最古老的冰芯，而科学家估计南极洲冰芯可能有最长3000万年前的记录。而对于其他常年冰雪覆盖的地方，例如格陵兰岛或阿拉斯加，最古老的冰川也不超过10万年。

　　南极洲蓝冰区（通过地质运动来到地表的古老冰川）分布。| H. Fischer et al. Clim. Past 9, 2489–2505 (2013)

　　这篇文章使用的冰芯来自于 520 到 15000 年之前，相比地质时期动辄百万年的时间跨度，还不算特别古老。根据形成时间来看，这部分冰芯累积的是第四纪全新世的病毒或微生物，更直观地说，这部分病毒曾经与我们的智人祖先在同一历史时期共存过（但不一定接触过）。

　　虽然这可能是我们第一次检测到它们，但却不一定是第一次跟它们打交道。我们对环境的认识其实非常有限，一方面分析方法需要进步，另一方面是存在“未知的未知”。大自然在地球上埋伏了很多线索，冰川就是其中很重要的一个，冰芯样品可以返溯几万到几十万年前大气环境的样子，是历史的一个断面。这样带有时间戳的线索可以让我们了解病毒的演化过程，但很可能这些病毒在今天其他环境介质里也存在，只是还没有被研究人员关注到。所谓“新”，指的是我们的发现时间而不是其出现的时间。

　　理性探讨：病毒毒性究竟如何？

　　那么，如果冰川缩小真释放了未知病毒，其毒性会如何呢？人类基因组计划检测到了人类大概2万个基因，然而基因只是DNA序列里有功能的那一部分，人类基因组里其实还保留了大量的所谓“垃圾信息”。在这些垃圾信息里，有相当一部分被认为来自于病毒。据估计，人类基因组里大概有10万个内源性逆转录病毒片段（已嵌入细胞基因组中可遗传的病毒片段），占了人类基因组总序列的8%。

　　病毒只能通过宿主生存，对其最有利的进化策略不是把宿主干掉而是整合到宿主的DNA里去表达，甚至都不用表达，安静地复制就好。因此，人类个体是“我”，也是“我们”，漫长的进化过程中人类可能无数次被病毒袭击，但通过疾病表现出来的却可能是生存策略上的“失败者”，例如马尔堡病毒，在发展中国家致死率可达100%，但爆发后一个区域的人都死光了也就无法继续传播了。

　　最成功的病毒已经学会与人体和平共处了，例如流感病毒，较高的传播能力与较弱的致死率可以让其每年都形成一次人群间的流行。另一个正在发生的病毒侵袭出现在澳大利亚的考拉身上，但这种逆转录病毒却并未让考拉患病，只是整合进了考拉的基因组进行复制。

　　宿主死亡后，病毒也就成了环境中的颗粒物，蛋白外壳其实对恶劣环境并不耐受，或者说其耐受的恶劣环境是人为定义的，人们习惯的环境参数对于这些外来户可能是致命的。

　　科普读物《病毒星球》，揭示了病毒的广泛分布 | 来自网络

　　当我们看到未知病毒，没必要特别往病与毒方向考虑，正如细菌有鼠疫杆菌这类有害菌，也有辅助消化的有益肠道菌群，病毒也存在有益病毒，比如，很多肠道菌中寄生的噬菌体实际在帮助我们抵御外来有害菌种。而且病毒为物种多样性提供了一个巨大的基因库，相比于高等生物相对稳定的内环境，病毒的基因突变速率要快很多，在侵染过程中可能成为物种灭绝的推手，但也很可能为宿主提供应对生存危机的外来援助。

　　当前疫情流行，人们对病毒持负面态度，但具体到病毒本身是没有态度的，它们只是在不断通过对环境的适应来复制延续自己，所以也许是“不速之客”，但目前需要更多证据来说明其（病毒群体）危害，甚至是优点。进化很多时候是一把双刃剑，经常有得有失，比如，患有镰刀型血红细胞贫血症的患者就对疟疾具有免疫力，在没搞清楚其毒性前，对未知病毒的风险需要谨慎考量而不是因为名字就产生恐惧。

　　不止病毒：冰川里来客还有更多

　　其实从冰川里过来的客人并不单是病毒，还有大型运输船。近些年来由于北冰洋冰川融化，北极航道有可能从季节性航线转变为常规航线而不再需要核动力破冰船。由于地球是圆的，极地航道在经济上存在很大的优势，直接穿越极地，可大幅降低海运通航成本。

　　经济发展作为内在动力，在事实上推动了物种迁移与入侵，为物种传播提供了快速通路。举个例子，大型航船的压载水仓事实上促进了很多物种入侵事件，例如美国五大湖的斑马贻贝泛滥就是压舱水的释放引发的。因此，物种入侵的风险会伴随航线缩短而提高。这其中当然也包括病毒传播风险。