永久冻土融化致1%“黑天鹅”病毒苏醒：会带来毁灭性后果吗？

现代人几乎已经忘记天花的恐怖了，它是人类历史上已知最致命的病毒之一，感染的死亡率超过30%，更可怕的是它还极具传染性，幸运的是它也是唯一被世卫组织确定为人类已消灭的病毒。

图：天花病毒

从1972起天花疫苗不再更新，在此之后出生的人不再被建议注射天花疫苗，所以现在许多人其实都是没有注射过这种疫苗的。

然而，由于过去天花的传播是全球性的，所以几乎可以100%确定这种已被人类消灭的病毒就在永久冻土中“沉睡”，考虑到天花的传染性比这次新冠更强许多，如果从冻土中释放的话，很难想象后果会是怎么样。

在全球变暖的背景下，永久冻土的融化并释放过去冰封的微生物，在几乎在任何评估中都被认为是危险的。

但是，你可能还有一些疑问，永久冻土中会有哪些病原体，这些病原体真的可以一直保存在永久冻土中并再次苏醒吗？还有就是现代生物群落对古代病原体真的会没有抵抗力吗？

为什么一些病原体可以在永久冻土中保存下来？

首先，需要明确一点，虽然我们经常会看到永久冻土释放病原体的相关新闻——因为这是气候变化的副作用之一，但是没有人能够回答具体哪些病原体有机会从永久冻土中苏醒。

永久冻土指的是靠冰粘合在一起的土壤、砾石和沙子的混合物，它出现在北半球高纬度地区，这里的关键就是冰。

这些永久冻土被认为是上新世晚期开始形成的，因为大约250万年前开始地球开始变得寒冷——这个被称为第四纪冰川期，其实我们现在还处在这个冰川期中。

但即便在一个大冰期中，地球也不总是一直保持寒冷，它是由相对更加寒冷的冰期和相对温暖的间冰期交替出现的，很明显我们现阶段就是在第四纪冰川期的一个间冰期中，所以它相对温暖，这次间冰期是大约从1.1万年前开始的，这个时间点正好是人类开启农业时代的时间点，所以说人类的崛起和地球的气候变化是有直接关系的。

既然永久冻土是从250万年前左右开始形成的，而且它不停经历冰期和间冰期，所以在这个时间段内出现的一些病原体都可能被它储存起来。

那么，为什么有些病原体可以保留这么长时间并再次苏醒呢？

要让生物经历漫长的冰封并苏醒并不是一件容易的事，实际上绝大部分病原体经过漫长的冰封都不会苏醒，但是有一些除外。

首先，具有细胞结构的病原体（细菌、真菌这些）往往更加不容易在冰封中存活下来，因为冰冻细胞的时候，其中水分制造的冰晶会破坏细胞结构，这个也是现在人体冷冻技术的难点之一。

但是，许多单细胞微生物和简单的多细胞生物都非常顽强，它们应对极端环境会进入休眠状态，通常会脱水，所以它们有机会能够在数万年之后苏醒。

复活最古老的生命，图源：参考1

据信，现在永久冻土苏醒的最古老的多细胞生物是休眠了4.6万年的线虫（一只雌性微小蛔虫）——这也是苏醒的最古老生命[1]，单细胞生物很可能比多细胞生物更具活性，但目前并没有苏醒过比这个更古老的单细胞生物。

其次，对于非细胞结构的病原体而言，RNA病毒不容易存活下来。

永久冻土之所以成为良好的生物存储介质，不仅因为它很冷，还因为它根本就是一个生物几乎无法生存的极端环境，缺氧、光线无法穿透。

这种环境其实给一些非生命病原体保存下来的机会，但即便如此，RNA病毒也不太会保留很久，这是因为RNA是单链结构，它本身化学性质就不太稳定，即便没有光照和氧气，随着时间推移它也会被摧毁。

但是DNA病毒不一样，它们是双螺旋结构，相当稳定，在没有更多外部能量输入的情况下，它可以保留很长时间，永久冻土给了它很好的储存条件。

图：永久冻土中复活的病毒

目前从永久种苏醒的最古老的DNA病毒有着4.85万年的历史，2022年的一项研究让它苏醒，并且发现它还具有感染能力[2]。

天花就是一种DNA病毒，而且历史不是很长，它被保留下来的可能性几乎是百分百。好消息是，DNA病毒因为稳定，它不会像RNA病毒那样随意突变，从而难以控制。

现代生物群落对古代病原体真的没有抵抗力吗？

我们知道，这些被冰封在永久冻土中的病原体，曾经肯定是感染着他们的宿主的，经过漫长的进化，现有的生物群落能否继续抵抗它们呢？

最近发表在《科学公共图书馆·计算生物学》杂志上的一项研究就是通过一个模型给出了答案，大约只有1%——他们称之为“黑天鹅”病毒病原体，可以显著破坏最近进化的细菌群落[3]。

这个科研团队以数字方式模拟了能够感染细菌样宿主并引起疾病的病毒样病原体的进化。

这个模型模拟了现实中病原体和宿主间的竞争情况——一些病毒感染并杀死了一小部分类似细菌的宿主，而其它细菌宿主则对不断进化的病原体产生了免疫力。

然后，他们再通过更早几代的病毒样病原体“感染”5％最近几代进化的细菌样宿主，结果发现大约1%的古代病毒依然对现代进化的宿主具有显著破坏力，一些古病毒的入侵导致32%的现代细菌宿主死亡。

不过，有趣的是，也有一些古代病毒入侵，导致类细菌物种的多样性增加了12%。

虽然1%的概率确实不是很高，但是考虑到32%的死亡率，永久冻土的融化，病原体苏醒的话，风险肯定是有的。

不过，人类宿主和其它宿主有很大的不同，我们实际上并不是只通过进化来对付病原体，我们还有自己的科技，和智能（体现隔离方面）。

DNA病毒相对来说是好对付一点的，所以人类史上唯一攻克的病毒就是一种DNA病毒（天花），只要它的变异能力不是很强，我们限制它们传播的科技和狠活还是很有一套的。

细胞类的病原体就更别提了，从抗生素诞生开始，这些病原体就不太会造成超大规模的疫情。

所以，我的答案是，永久冻土融化并释放病原体造成人类大规模疫情的可能性是比较低的，但是对其它生物的影响就说不好了——肯定比人类要严重得多。

另一方面，永久冻土的融化永远不是只有病原体苏醒这么一个负面影响，其中温室气体的释放可能比病原体更可怕。

因为永久冻土中冰封着海量甲烷，这也是温室气体，而且它可比二氧化碳制造温室效应的能力要强许多——甲烷在大气中捕获热量的能力是二氧化碳的 25 倍以上。

参考资料：

[1].https://www.livescience.com/planet-earth/arctic/nematode-resurrected-from-siberian-permafrost-laid-dormant-for-46000-years

[2]https://doi.org/10.3390/v15020564

[3].https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1011268

责任编辑：落木

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