研究:凍土層釋出遠古病毒或對生態構成威脅

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【大紀元2023年08月19日訊】(大紀元記者陳霆綜合報導)科學家警告,永久凍土解凍所釋放出的古代病原體,可能會對現代生態系統構成威脅。

多年凍土層(Permafrost)一般分布在高緯度或高海拔地區,如格陵蘭島、阿拉斯加、西伯利亞、青藏高原和加拿大北部等,是由土壤、沙子和岩石構成的堅硬凍土層,其下層在夏季仍處於凍結狀態。

新研究發現,這些凍土層中有長期處於休眠狀態的微生物,隨著凍土層解凍,可能會使這些古老的病原體重返生態系。

為更好地理解可能發生的生態效應,一個國際研究小組在7月27日發表在《公共科學圖書館– 計算生物學》(PLoS Computational Biology)期刊上的一項研究(鏈接)中,對古老病毒與現代細菌之間的相互作用,進行了數字化建模。

通過數萬次迭代模擬,研究小組追蹤了病毒如何影響細菌群落的物種多樣性。結果發現,大約1%的情況下,古老病毒可能對生態系統造成重大破壞。病毒入侵者不僅存活了下來,且隨著時間的推移,最終使系統失去平衡。

在一些模擬中,遠古病毒使整個生態系統的細菌多樣性減少了32%。

研究人員使用一種名為「Avida」的軟件,來模擬病原體是否能成功滲入生態系統。在二維網格中,細菌會與環境相互作用,爭奪能量和空間。找到自己生存空間的競爭者,可在循環中繁殖和生存。

在此過程中,繁殖過程中會出現一些微小的誤差,從而產生遺傳多樣性,形成一個更加複雜的生態系統。當病毒進入這個環境時,它必須從合適的細菌宿主身上汲取能量。宿主若無法獲得生存或繁殖所需的能量,將會面臨死亡。

過去二十年來,越來越多的研究致力於了解北極地區永凍土融化的後果,例如美國國家航空航天局(NASA)2022年1月的一項研究,調查了在突然解凍事件中碳釋放的影響,以及讓-米歇爾·克拉維里(Jean-Michel Claverie)對鎖定在永久凍土中的潛在傳染性病原體長達十年的研究。

克拉維里是艾克斯-馬賽大學(Aix-Marseille University)醫學院醫學和基因組學名譽教授。他於2014年和2015年,從永凍土中復活了幾種病毒,雖已歷經4.8萬年的歷史,但其中一些病毒仍能在變形蟲內複製,導致它們爆裂並釋放出新鮮的病毒顆粒。

克拉維里和他的團隊在今年2月的一項研究中,報告了能感染變形蟲的5個新的古老病毒家族。這些研究證明,古代病原體儘管休眠了數萬年,但仍可能具有傳染性。

這份新報告的主要作者是斯特羅納(Giovanni Strona)和共同作者則是布拉德肖(Corey Bradshaw)。

斯特羅納說,成功的入侵事件中,物種多樣性可能損失高達32%。這並不意味著病毒殺死了虛擬生態系統中三分之一的細菌,而是生態系統在面臨衝擊下,細菌多樣性減少了32%。

布拉德肖對CNN說,雖然1%的機率看似很低,但每年有4個sextillion(10的21次方)細胞從永久凍土層中逃逸出來。這遠遠超過銀河系中恆星的數量。

「4個sextillion的1%,這是一個大多數人都無法想像的數字。發生這種情況的機會非常多。」布拉德肖說。

包括人類在內的現代生物,幾乎沒有針對遠古病原體的自然防禦機制。所幸含有地球永久凍土的地區人煙稀少。如果遠古病原體以某種方式逃脫,大部分仍難以找到可感染的人群。

但斯特羅納和布拉德肖說,對研究小組來說,這項研究與其說是警告,不如說是行動的號召。他們認為,該研究為評估古代微生物入侵風險,提供了一個框架。還需要進行更多研究,才能確定這對人類或動物種群的影響。◇

責任編輯:葉紫微

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