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北极圈内的永久冻土正不断消融,其中潜伏着怎样的危机?

 造就Talk 2020-07-21

从空中向下俯瞰,格陵兰岛的海岸显得辽阔而又宁静。数百个峡湾倒映着蓝天白云,将土地四分五裂。峡湾之间是层峦叠嶂,它们从黑曜石般的湖中崛起,直插云霄。地上是粉彩色的高山矮柳和泛白的地衣,将地表覆盖了起来。

虽然正中央是个巨大的冰盖,但格陵兰的海岸地区并无冰雪覆盖,这些区域占地近41万平方公里,居住着5.7万人口。 换言之,其面积比德国还大,人口却只及中国的一个镇子那么多。站在沿海城镇伊卢利萨特(Ilulissat)郊外的一座小山上,你所能听到的,也许只有草叶的翕动,以及海港中冰块的摩擦。

我造访格陵兰不无原因:这里的冻土正在消融,令人不安的东西正在地底萌动。

先介绍一下背景:地球的顶端是一大片水。有时,新闻中会将北冰洋称为“极地冰盖”,但这种说法只是当前气候的产物,其准确性视气温而定。我们不妨把它看成一个内海——地球北端的“地中海”,将其包围起来的是几片巨大的大陆——欧洲、亚洲、北美洲以及太多太多的岛屿。

其中,最大的岛屿有斯瓦尔巴群岛——位于挪威北部,是北极熊频繁出没的地方,以至于只要走出唯一的人类定居点,你就必须携步枪自卫;有新地岛——有史以来最大规模原子弹试验的发生地;还有就是格陵兰岛。

在以上这些地区,肥沃、泥泞的土壤从中央冰盖的边缘涌出,一路奔向海边的悬崖。曾经,这些泥水流孕育着茂盛的蕨类植物和开阔的草原;如今,历经三万五千年的严寒,它们成了永久冻土。

但所谓的“永久冻土”并不是永久性的,也并非完全冻结。每年冬季,北极地区都会被冰层覆盖,土壤被冰霜封存起来。但随着夏天日照时间的大大延长,冰层逐渐破裂,永久冻土也会部分解冻。

近几年,随着夏季的延长和冬季的升温,这种季节性的原有平衡被打破。永久冻土层中有一部分土壤,它们被生物学家称为“活性层”,是微生物和其他生命形式得以生存的地方。现如今,在沉睡了几万年之后,这个活性层开始向更深处延展,而且进一步向北方扩散。

这些新近活跃起来的土层中充斥着“老古董”:植物的遗骸、动物的尸体、被尘土和冰雪层层覆盖的苔藓。一直以来,这些物质都受到严寒的保护,而现在,它们终于开始腐烂,向大气中释放气体,加速全球变暖。

其中也充满了病菌——被冰霜封存已久的细菌和病毒。若解冻过程足够温和,很多病原体都能存活下来。研究人员警告称,只要能复活,它们就有可能再度感染人类。

换言之,气候变化也许会唤醒地球上被遗忘的病原体。这是全球变暖最离奇的症状之一。而且,它已经开始上演。

病毒,你好!

当年,28岁的俄罗斯植物学家德米特里·伊万诺夫斯基(Dmitri Ivanovsky)在圣彼得堡的科学会议上发言,展示了一个匪夷所思的现象:一种没有病菌的疾病。

他把烟叶暴露在某种透明液体中,看着叶片上出现某种斑点,但在显微镜下,他却找不到导致这一变化的细菌。再前推几十年,早在1892年,路易·巴斯德(Louis Pasteur)等科学家就证明,微观生命可能会导致疾病。

但这种疾病却找不到微生物病因。伊万诺夫斯基称,这一定是他置于叶片上的粘稠物所致。他借用拉丁语中表示“粘液”的词,将其命名为病毒(virus)。

125年后的今天,我们仍在使用伊万诺夫斯基的名词,但病毒却远比他想象中诡异得多。在一个生命周期内,单个病毒粒子——即病毒存在的单位——会生成无数拷贝,但它不存在任何“生命活动”。

它从不呼吸或交配。它能穿透细胞壁,劫持细胞的蛋白质工厂,迫使它为自己制造副本。一转眼的工夫,一个病毒粒子就能生成数万个拷贝。它是一种无生命的活物,是一种有欲望、无思想的物质。

站在病毒生命最前沿的,是艾克斯-马赛大学的两位微生物学教授:让-米歇尔·克拉弗里(Jean-Michel Claverie)和钱塔尔·阿伯格尔(Chantal Abergel),他俩恰好又是夫妇。自世纪之交以来,他们已经成为世界上最著名的两位微生物猎人。

2002年,他们在位于马赛的实验室中研究军团病,偶然发现了有史以来最大的病毒:拟菌病毒(Mimivirus)——一种可用显微镜观测到的“巨型”病毒粒子。

时至今日,他们已发现另四种巨型病毒,比2000年以前科学界已知的任何病毒都大好几倍。这些病毒从世界各个角落会聚于此:有来自澳大利亚一个浅湖的,有潜伏在智利海岸外海水中的,还有发现于一名妇女的隐形眼镜内的。

这些古老病毒感染阿米巴虫,但不感染人类,不对人类构成传染风险。但这些物质让人感到陌生。它们大小与细菌相当,在显微镜下可见,而且非常耐久。其中一些病毒的蛋白质生产能力胜过大多数阿米巴虫。

刚开始探索永久冻土层时,克拉弗里和阿伯格尔并没有想到巨型病毒。2013年,克拉弗里看到一则消息,说俄罗斯队某团队发现了深埋在永久冻土层中的一颗种子。其果实被埋在地表以下约38米处,在零下6.7摄氏度的环境内保存了数千年,从未随季节的更替而消融。而经过科学家的解冻和播种,它竟萌发出了油亮的枝条和娇嫩的白花。

克拉弗里联系了那个俄罗斯团队,介绍了他在微生物学方面的工作,向他们索取少许永久冻土用于测试。对方同意了他的请求,寄来了种子所处冻土层的样本。于是,两人取出一个样本,置于高分辨率的显微镜下,并用阿米巴虫作为诱饵,在室温环境下静观其变。

接着,他们便观察到了西伯利亚阔口罐病毒(Pithovirus sibericum)。这种巨大的卵状病毒粒子已经在冰芯中存活了3万年,也是有史以来人类发现的最大的病毒粒子。

“我们的初衷是分离出阿米巴虫病毒,没有想到它会是巨型病毒,而且完全不同于任何已知的病毒类型。”克拉弗里说,“永久冻土层中出现的这些病毒极不寻常,非常不可思议。”

克拉弗里和阿伯格尔发现的病毒并不威胁人类。但是,那些能够感染人类的病原体同样可能在冻土的冰封与消融过程中存活了下来。去年夏天,西伯利亚爆发炭疽病疫情,导致数十人感染,一名儿童死亡。疾病的传染媒介据信为一头驯鹿:在热浪侵袭下,一头死于1941年的驯鹿尸体被解冻,继而开始腐烂,释放出病原体。

最近,在新墨西哥州的一个封闭了四百多万年的山洞里,加拿大的一个科学小组发现了类芽孢杆菌(Paenibacillus)。这种古细菌虽然对人类无害,但对大多数临床抗生素都有耐药性,包括大部分最新、最强力的抗生素。这一发现表明,哪怕在那些条件迥异的极端环境之中,细菌也能生存下来。

财宝还是祸端?

研究人员继续测试着病原体的存活极限。据报道,20世纪80年代,苏联一个微生物实验室曾复活过永久冻土中的细菌,但其论文并未得到关注。今年,克拉弗里将前往西伯利亚,提取更深处的土壤样本,他要证明,一百万年前的病毒也可以在解冻后复活。

“我们试图不断增加取样深度,以证明病毒——阿米巴重病毒——是有可能生存下来的。我们当然不会去复活人类病毒,我们没疯。”

气候变化会使永久冻土层释放出哪些东西,特别是在人类的助力之下?这个问题已经够让他担心的了。

就以格陵兰岛为例。三个世纪以前,格林兰岛被丹麦殖民,至今仍是丹麦的属地。眼下,它正慢慢与欧洲决裂——2009年,格林兰从丹麦手中接过除防务和外交政策外的所有政府职能。

每年,丹麦都要给格陵兰划拨一笔款项,数额相当于格林兰政府预算的三分之二。独立就可能意味着放弃这笔钱。为弥补这个终将出现的预算缺口,格陵兰正考虑开采六座新矿。

格陵兰地区矿藏丰富——南部岛屿拥有地球上最大的未开发稀土矿藏,先前,由于北极地区危险的海域和极端的气温,它们始终原封未动。从某种程度上讲,气候变化将同时解决危险与严寒两个难题。

在今年发表于《欧洲内科杂志》的一篇论文中,克拉弗里表达了他的担忧:北冰洋——特别是靠西伯利亚和俄罗斯一带——向商业运输开放之后,我们将面临怎样的病原学后果?

“我们知道——俄罗斯也知道——那里有大量的资源:贵金属、稀土、石油,以及天然气和黄金。”他告诉我说。格陵兰并不能免于这些压力的侵扰。

要获取北极各处的矿产和石油矿藏,人们就得搬动数百万吨计的永久冻土。他说:“一百万年都没动过的永久冻土,现在一挖就是1600万吨。”

他想象着这样一幅场景:永久冻土在采矿小屋旁堆积成山,暴露在阳光、空气和夏季的雨水之下,并开始腐烂。“届时,哪种微生物只要能感染人类或人类祖先,它就能感染我们。”他说。

若真有这样的传染病现身格陵兰,卢特·本宁加(Luit Penninga)将站在抗击的第一线。他是格陵兰伊卢利萨特医院的首席外科医生,他的办公室俯瞰整个迪斯科湾——北极圈以北320公里处一片灰色的海洋,海面上有天蓝色的冰山,偶尔有座头鲸的尾巴划破水面。

本宁加的生活完全被北极地区的医药稀缺所支配。在我们碰面的前一晚,他乘坐一架红色的直升机,穿过海湾,来到只有1200人、没有医生的乌玛纳克(Uummannaq)村,接诊一名宫外孕妇女。

他帮这名妇女登上直升机,全程看顾;在伊卢利萨特医院降落后,又给她实施手术,并且十分成功。第二天清早,我受邀来到医院,见到他时,他是那样温和、冷静。

格陵兰实行社会化医疗,所有医院都是国有的,所有的医疗和处方药都是免费的,但这个庞大的国家也被分成多个地区。

作为全球最大的岛屿,格陵兰被划分为西北部和东南部两半,由于本宁加在伊卢利萨特领导医疗事业,因此,他也负责监督整个西北部——从伊卢利萨特到格林兰第三大城市卡纳克(Qaanaaq),一个俯瞰北冰洋的650人的小镇。

格陵兰的西北半边比法国全境还大,但是人口只有17000人,大多分布在只能凭船只或直升机抵达的小村庄。

有时,本宁加得坐三小时的飞机,从伊卢利萨特赶往卡纳克,两地飞行距离超过1173公里。到了卡纳克,他还要乘坐一小时的直升机,抵达一些最小的村庄,那里的人们依然靠捕猎海豹和海象为生,就像他们的先民一样。每年,格陵兰国家卫生预算的10-15%都耗费在交通成本上。

本宁加治疗的伤病有雪地摩托车事故、狗拉雪橇事故、阑尾炎和衣原体肺炎。许多最严重的疾病都是细菌性的:一种侵略性极强的耳部感染似乎是格陵兰特有的,它会洞穿儿童的耳膜,并持续多年,永久性地抑制他们在学校的表现。这里的败血症似乎也是独有的,在此从医多年的人都知道其严重性:“有些人病程很短,患上败血症以后,没治多久就死了。”

当我问及“丧尸”病原体时,他笑了。“是有这种说法。”他点着头说。他要担心的问题已经够多了。

我们未知的微生物

潜伏于冻土层的微生物中,一些可能为我们所熟知:那些人类已知并自信已经击败的对手。例如,世界卫生组织宣称已被消灭的天花。但克拉弗里警告称,它们完全有可能在苔原中幸存了下来。

更堪忧的是我们未知的微生物。“尼安德特人是怎么灭绝的?谁都不清楚。”克拉弗里说。说到这些尘封于冻土层的疾病时,克拉弗里会比较克制地说:过去,它们也许曾威胁人类或人类的近亲。继而,他又会改变时态,强调说:它们是有可能再次威胁人类的。

在我离开格陵兰岛后,过了两周,距本宁加办公室不远处的冻土上爆发出熊熊火焰。全球媒体纷纷惊叹:苔原上的野火!这样的局面,及其涉及到的后勤问题,都超过了所有人的预期,让所有人措手不及,在当局试图应对的同时,大火持续燃烧了数周,最后还是被雨水给浇灭的。

此类突发事件——那些“已知的已知”范围以外的事件——是气候变化中最为不详的征兆之一。未来一个世纪的灾难,不论是火灾、洪水还死而复生的瘟疫,它们都可能日益极端,而且日益陌生——我们面临的将是一场荒诞至极的危机大游行。

即便在这个世界上最安静的角落,一场恶战也正在悄悄酝酿之中。

翻译:雁行

来源:The Atlantic

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