病毒和細菌是地球上最為古老的物種,而且到目前為止也是世界上分布最為廣泛、數量最為豐富的物種,可以說它們無時無刻不在影響和重塑著地球的岩石圈、水圈和生物圈,而有些病毒和細菌,在擴散和繁衍的過程中,會對不同的植物和動物包括人類,產生嚴重的影響。在歷史上,曾引發全球大規模流行性疾病的罪魁禍首,就是這些用肉眼看不到、極難防範的病毒和細菌。

遠古病毒和細菌「重現天日」
在地球漫長的演化進程中,有一些病毒和細菌,被「封印」在了南極、北極以及高山的冰川中,其中有一些是永久冰川。其中那些適應性極強的病毒和細菌,在被「封印」之後沒有死亡,而是處於休眠狀態,即暫時停止相應的生理活動,而如果在一定的時機被釋放出來之後,它們中的一部分,仍然會完全復甦起來,重新活躍在周圍的環境中,並隨著水流、大氣環流飄散到更廣的區域,從而對地球的生態系統產生潛在的威脅。

大家之前肯定看到過有關西伯利亞地區永久凍土消融的報道,隨著全球變暖的持續和加重,原本始終處於冰凍狀態的凍土,表面開始發生融化,有的區域還發生了坍塌,形成了「天坑」,在這些永久凍土區的狀態發生根本性變化的同時,有一些遠古的生物遺骸顯露了出來。

而通過相關的監測,一起出現的,還包括很多遠古的微生物,這些微生物被釋放出來後,其中的一部分個體變得重新活躍了起來,長期以來,科學家們對全球變暖所引發後果非常擔憂的一個方面,就是這些遠古的病毒和細菌。

除了永久凍土區以外,主要分布在兩極和高山區域的冰川,近年來也出現類似的問題。特別是位於我國西南部的青藏高原地區,分布著大量的高海拔冰川,近年來受全球變暖的影響,一些區域的永久冰川也相繼發生融化,有的區域甚至從以前全部被冰雪覆蓋的狀態,逐漸演化為長出苔蘚和其他綠色植物,青藏高原「變綠」已經深深地影響著當地的自然生態系統以及氣候大環境。

在青藏高原冰川新發現的古微生物
2020 年 1 月,一個專門研究冰川冰芯的團隊,在青藏發現了 33 種不同的病毒群,其中 28 種是以前從未見過的。
此後,中國科學院的一個研究團隊,又從青藏高原的 21 個冰川中採集了冰芯樣本,結果發現了968種微生物,隨後團隊對鎖定在冰中的微生物的DNA進行了測序,創建了一個龐大的微生物基因組資料庫,他們將其命名為西藏冰川基因組和基因目錄,這些微生物主要包括細菌、藻類、古生菌以及真菌,其中98%的種類屬於人類首次發現,大大出乎了科學家們的預料。

經過初步的研究,科學家判斷,這些微生物的年齡或者可以追溯到10000年以前。而青藏高原中多批次被發現含有大量的古代微生物群落,說明在這樣的極端環境下(比如較低的溫度、高水平的太陽輻射、周期性的凍融循環以及沒有足夠的營養來源等),這些古微生物群仍然可以「頑強」地存活,在高山冰川中,勢必還存在著更多的、沒有被我們所發現的種類。

潛在的毒力因子
通過進一步的研究,科學家們發現,在此次發現的微生物目錄中,已經確定了2.7萬個潛在的毒力因子,這些因子能夠幫助細菌、病毒入侵潛在的宿主細胞,其中有1萬個左右的毒力因子以前也沒有被發現過,因此在短時間內我們將無法知道這些因子的危害程度。

如果沒有全球變暖持續加重的情況,那麼這些古老的微生物,其「重現天日」的機會將會非常渺茫,或者說將會大大延期。而現在的情況不容樂觀,2021年,一項使用冰川衛星圖像的研究發現,自從進入新世紀以後,地球上所有的冰川都顯示出加速流失的跡象,像青藏高原這種擁有大量冰川的區域,變化尤為明顯,這就使得冰川中所特有的、被「封印」的古老微生物群落,有更大的幾率和更快的速率,被釋放出來,從而逃逸至地球任何地方。

據科學家們分析,即使這些潛在的致病細菌,在逃離冰川後可能無法存活很長時間,但它們仍然會引發一系列的問題。比如,大部分的細菌都具有一種特殊的能力,即與其他種類的細菌交換部分DNA物質的能力,所以,即使從冰川中逃逸的細菌,在較短的時間內死亡,但是它們依然可以將一些毒力因子傳遞給其他的細菌,也就是古老微生物與現代微生物之間,進行了某種類似「武功傳遞」的現象,而這種現象是我們人類很難進行監測和預防的。

如果全球變暖仍然持續加重,那麼可能用不了百年的時間,像青藏高原這樣的高山冰川就將大部分融化,屆時大量的遠古細菌將會重現地球生物圈,其影響將是非常難以捉摸的,會帶來潛在的巨大影響。更讓科學家擔憂的是,這些古老微生物,將極有可能重塑現有的地球微生物群落,重塑它們對生物圈包括人類的影響。

此次我國科學家的發現,再一次將全球氣候變化問題的影響,以一種全新的角度呈現在人類的面前,如何深入了解這種潛在的影響和風險,是科學家們下一步重點關注和破解的問題,而對於我們普遍公眾來說,無疑也是一個警醒,地球在人類活動的影響下,已經不是原來那個地球,如何實現人與自然和諧共生,需要每個人去認真反思,需要每個人去做點什麼了。