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崔征从Eva Neer,
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气候变暖或致“囚禁”在冰川中的古老病毒卷土重来?

2020-05-18 19:09:37 来源: 科技日报 作者: 张晔

一升海水中,含有1000亿个病毒颗粒;青藏高原的古老冰川中分离出29种新型病毒;西伯利亚地区消失了75年的炭疽杆菌又卷土重来……

2020年伊始,突如其来并肆虐全球的新冠病毒,让人类开始重新审视人类与微生物之间的关系。

5月18日是国际博物馆日,南京古生物博物馆名誉馆长、首席科普专家冯伟民研究员在直播讲座《微生物灾害的过去与现在:启示与省思》中表示,自然界不寻常的变化,是导致病菌复活和活跃的推手,比如成年冰层融化复活病菌、地质灾害引发病菌灾难、极端气候加速病菌传染。

冯伟民认为,以新冠病毒为代表的微生物灾害,必须让我们正视人与自然的关系,吸取人类演化教训,省思警醒人类行为。

微生物是地球生命树的根基

微生物是细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类在内的一大类生物群体。

这些肉眼看不见的微生物,在构建整个生态系统的构架中发挥了重要作用。

生命演化就像一棵大树,从远古走来越来越繁盛,我们人类只是这棵大树上其中的一员,与微生物相比,人类在地球上存在的时间实在是太短了。

“在23亿年前第一次大氧化作用诞生真核细胞时,当今生物链最顶端的三大域细菌、古菌和真核生命已然形成。” 冯伟民说,古细菌和真细菌都是微生物,构成了地球生物的根基,而无脊椎动物、古植物和脊椎动物才是生物系统的上层组成部分。

对于人类来说,微生物这种地球的“原始住民”,既是毒害恶首,也是演化功臣。

比如23亿年前第一次生物大灭绝,以及二叠纪末生物大灭绝都和微生物有关。

以二叠纪生物大灭绝为例,在大约2.52亿年前的二叠纪末期,陆地和海洋中共有超过90%的生物死亡,史称“大灭绝”,是地球5次生物大范围死亡事件中,最为惨重的一次。科学家发现,这居然和绿硫细菌有关。

而人类出现后,曾出现十大病毒灾害,仅天花病毒就致死了一亿以上的人口。

但是,微生物在地球生命演化和人类文明发展过程中也曾是重要功臣。 “哺乳动物本不具有胎生繁殖的能力,病毒‘神助攻’导致了‘胎生’繁殖。”冯伟民说,氧气的出现,一半也是蓝细菌的“贡献”。

而14世纪到17世纪流行在欧洲大陆的黑死病,是由鼠疫耶尔森菌感染引起的烈性传染病,一方面导致大量人口死亡,另一方面也动摇了宗教的统治地位,让科学知识逐渐传播开来。

海洋、冰川竟是病菌“乐园”

据冯伟民介绍,浩瀚的海洋、“沉默”的冰川都是蕴藏无数的微生物。

海洋是地球上最大的病毒库,种类预计超过20万种。每升海水当中,含有1000亿个病毒颗粒。病毒的数量是海里面所有鱼、虾、蟹及海洋生物数量加起来总量的15倍,总重量则相当于7500万头蓝鲸,而整个海洋也就仅有近1万头蓝鲸。

“科学家做了一个有趣的比喻,如果像海洋中的病毒挨个排成队,那么它的长度甚至超过了4200万光年,这要比整个银河系直径还要大的多。”冯伟民说,海洋里面的病毒数量之多超过我们想象。

冰川也是病毒等微生物滋生的地方,并且微生物凭着强大的适应性,可以在冰川中存活很长时间。科学家在青藏高原西昆仑山古里雅冰川中,从距今520-15000年范围内的冰芯里分离出了18种细菌和33种病毒,其中29种病毒是人类之前从未遇见过的。

过去,这些海量的微生物远离人类,但是自农业革命以来,人与病菌的关系越来越密切。英国《自然》杂志在2008年曾经做过统计,在新的病毒当中有60%病毒是人牲共患的,而且72%又是以动物的病原体所引起的。

冰川消融或致病毒卷土重来

科学家观测表明,在过去25年中南极有3万亿吨的冰融化,而其中的50%就是在过去5年所发生的。

“在融化过程当中,冰封十几亿年十几万年的致命病毒,可能因此而重建天日,出来危害人类。”冯伟民说。

这并不是危言耸听,一些迹象表明,这种形势已经越来越严峻的摆在了人类的面前。

在冰天雪地的西伯利亚,75年之前炭疽杆菌曾经导致了当地人大量死亡。现在,这种病菌又再次出现,原因是大量的人类活动加速了永久冻土层融化,导致被冰雪覆盖的炭疽杆菌又一次地影响了当地的民众的安全。

此外,地质灾害和极端气候也会引起病菌灾害、加速病菌传染。

“成千上万种的细菌与病毒封存在冰川岩石和化石中,或生活在地表、深海底部热泉中,或者寄存在现代动植物体中。我们在开发利用这些资源时,一定要慎之又慎,以免给人类带来不可预料的灾难。”冯伟民表示。

冯伟民认为,从另一个角度来说,人类生活在地球上,不断的向地球索取,就像病毒来到我们人类细胞中一样,依靠我们的身体不断复制,也不断地产生病毒感染我们。“人类不要成为地球的‘病毒’,让自然界的病毒来免疫人类,而要成为大自然生态平衡的推动力。”

“现代化让人类更有能力走到世界的每一个角落,但打破了动物、植物相互适应,各取所需,生息繁衍的自然平衡,甚至导致了生物的大灭绝。” 冯伟民说,在生物界里面,人类并非独占鳌头,当今的地球环境实际上是协同演化的结果,无数次的微生物灾害值得人类再次审视与自然之间的关系。

冯伟民在线讲座截图

【Nature“双响炮”论文揭开分离酶在程序性细胞死亡及其活性调节新机制】
分离酶(Separase)是一种半胱氨酸蛋白酶,是所有真核细胞分裂末期过渡的触发因子,具有类似caspase的催化结构域,但以前从未发现与细胞凋亡过程有关。细胞分裂周期延长会引起细胞凋亡;而细胞分裂周期缩短也会造成细胞异常,比如引起细胞非整倍性的发生,但是否会引起细胞凋亡的发生还很不清楚。
2020年4月8日,德国拜罗伊特大学Olaf Stemmann研究组在Nature发表双响炮文章,揭开了有丝分裂期间分离酶separase在程序性细胞死亡过程中的功能以及其活性调控的新机制。
Olaf Stemmann研究组的这两篇工作进一步拓展了人们对于分离酶功能的认识,同时也为细胞有丝分裂过程中姐妹染色单体的正常分离的调节机制提供了新颖的观点。另外,Olaf Stemmann教授表示在文章投稿发表过程中其中一个审稿人对文章发表了极高的评价,认为该研究将会改写教科书,而Olaf Stemmann研究组也在进行进一步地研究,希望能将该发现应用于癌症治疗方面。
https://t.cn/A6wWHOh0


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