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赵斌：人类传染病频发与气候变化有关吗

【编者按】疫情之下 ， “复旦通识”组织“学人疫思”系列 ， 复旦大学通识教育中心邀请不同学科的教师撰文 ， 从各自的专业领域与学术兴趣出发 ， 对疫情展开不同角度的讨论 ， 进行跨学科的深入解读和分析 。 不仅止于复旦的教师 ， 该系列也会向其他高校的教师、学者约稿 。 本文原题为《人类传染病频发 ， 与气候变化有关系吗？》 。气候变化这个概念 ， 大家平时已经听得够多了 。 气候变化是一个长期的天气统计变化 ， 尽管对气候变化的原因还有很多争议 ， 但人们普遍接受的认识是 ， 全球气候变化正在发生 ， 人类活动在这一过程中扮演着重要角色 。下面这些数据不是新闻 ， 却是事实：20世纪以来 ， 全球平均地表温度上升了0.74℃；1961年以来全球海平面每年上升1.8毫米 ， 北极海冰每十年收缩2.7%；海水变得更酸 ， 极端天气事件发生更为频繁 。虽然看到这样的信息 ， 我们已经司空见惯 ， 但如果说气候变化对人类健康 ， 特别是与传染病有非常大的关联 ， 那么 ， 在当今国际社会与新冠肺炎疫情作战之际 ， 是否会引起我们格外的关注呢？那么我们今天就谈谈气候变化是如何影响人类传染病的 。对于大多数传染病来说 ， 三种因素必不可少：病原体、宿主和传播环境 。 有些病原体是由媒介生物携带的 ， 或者需要中间宿主来完成它们的生命周期 。 适宜的气候和天气条件是病原体、媒介生物和宿主生存、繁殖、分布和传播的必要条件 。 因此 ， 气候或天气条件的变化 ， 都可能通过影响病原体、媒介生物、宿主及其生存环境来影响传染病 。 总体上来说 ， 气候条件限制了传染病的地理和季节分布 ， 天气影响了疾病爆发的时间和强度 。不难理解 ， 气候变暖有利于几种传染病的地理扩张 ， 极端天气事件创造了更多聚集和扩散的机会 ， 也可能有助于非传统地点和时间上的疾病爆发 。 早期的研究发现 ， 蚊子传播的人类疾病 ， 如疟疾和登革热 ， 就是由于气候变暖导致媒介和疾病扩散到温带地区的病例 。 最近的一些研究再次证实 ， 气候变暖和不稳定在推动全球传染病的出现、复苏和再分配方面发挥着越来越大的作用 。 许多最常见的传染病 ， 特别是由昆虫传播的传染病 ， 对气候变化高度敏感 。 其他传染病 ， 如沙门氏菌病、霍乱和贾第虫病 ， 可能会因温度升高和洪水而增加暴发的可能性 。 2003年 ， 欧洲热浪导致3万人死亡 ， 而在中美洲 ， 肾脏疾病的增加也被归咎于温度升高所导致的脱水 。 根据世界卫生组织2014年的预测 ， 在2030年代和2040年代 ， 气候变化将导致每年25万人死于疟疾、腹泻、热应激和营养不良 。最近全球大流行的病毒 ， 几乎都是现有病毒的变种 ， 如禽流感 。 在过去的10多年里 ， 我们看到全球传染病的出现和重新出现 ， 包括非洲的埃博拉病毒病、中东呼吸综合症冠状病毒（MERS-CoV）和美洲的兹卡病毒病 。 其中 ， 埃博拉病毒在医学还无法治疗的时候 ， 就造成了1万多人死亡 。 而目前正在肆掠全球的新冠肺炎病毒 ， 已经给全球公共卫生体系带来了巨大的挑战 ， 究竟最终会导致多少人员和财产损失还无法得知 。现在我们已经深刻地认识到 ， 传染病的出现是由于病原体地理范围发生变化 ， 然后产生新的适应性 。 病原体的基因发生变化 ， 首先能够感染动物 ， 通常是野生动物 ， 导致这些病原体能够与人接触而感染人类 ， 最后导致疾病在人类之间传播 。 简单地说 ， 就是出现了一种导致人畜共患疾病的基因适应 。那么 ， 我们现在思考这个问题的时候 ， 除了关注已经在人群中传播的流行病之外 ， 还要关注气候变化对生态系统的影响 ， 特别是对生物多样性的影响 ， 这可能改变源自野生动物的新人畜共患病的风险 。比如 ， 随着气候变化的加剧 ， 致命病毒可能在海洋哺乳动物中更广泛传播 。 2004年阿拉斯加的海獭被诊断出感染了海豹瘟热病毒（PDV） ， 当时科学家们还感到非常困惑 ， 因为这不是一个分布广泛的病毒种类 ， 当时只有在欧洲和北美的东海岸才发现含有这类病毒属的病原体 。 后来科学家们利用2001年至2016年的数据进行了分析 ， 发现PDV的上升与北极海冰的下降相关 。 海冰融化为海洋哺乳动物开辟了新的迁徙路线 ， 使它们更容易通过北极圈从大西洋穿越到太平洋 。 被感染的水獭可以向西迁移 ， 进入以前从未出现过这种病毒的新区域 。 所以 ， 气候变化可能为疾病的传播开辟了新的途径 。 其次 ， 觅食的压力增加 ， 又会削弱动物的免疫系统 ， 使它们更容易成为疾病的目标 。 更糟糕的是 ， 随着气候变暖 ， 又有很多海洋物种向北部迁移 ， 这样北极就可能成为疾病繁殖和传播的场所 。过去一百多年 ， 有关自由生活和寄生物种的生理学和种群统计学研究告诉我们 ， 温度和其他一些气候变量会影响动物的行为、发育、繁殖力和死亡率 。 对于传染病来说 ， 这种影响会涉及到至少两个物种（宿主和病原体）之间的相互作用 ， 而传染媒介或中间宿主又会加剧这种作用 。 结果这些影响可能是非线性的 ， 有时甚至是相互矛盾的 ， 使得气候对疾病结果的综合影响变得难以捉摸 。 例如 ， 温度升高加速了无脊椎动物的发育 ， 但却缩短了它们的寿命；温度升高可以提高蟋蟀的免疫酶活性和对细菌的抵抗力 ， 但温度同样也增加了寄生物生长和复制的能力 ， 甚至超过宿主因此而增加的免疫功能 。从群落水平来看 ， 气候变化有可能导致宿主与病原体之间的相互作用丧失 ， 也可能与新的物种配对 。 随着气候变暖 ， 许多物种向更高海拔或纬度移动 ， 这些移动会破坏已建立的相互作用 ， 或者使新的宿主与病原体群接触 。 而气候变化对物候学的影响 ， 则可能导致更广泛的植物与传粉者、捕食者与被捕食者、植物与食草动物之间的相互作用 ， 进而影响疾病的动态 。 从更广泛的角度来看 ， 生物多样性丧失本身也是气候变化的结果 ， 会增加人类、野生动物和植物中许多病原体传播的速率 。动物远距离迁移 ， 本来是一种自然选择过程 ， 一方面可以让宿主逃离环境中累计的病原体 ， 另一方面通过艰苦的旅程淘汰生病的动物来降低寄生虫的传播 。 而暖冬则可能使先前的迁徙宿主种群常年居留在温带地区 ， 而暖冬进一步提高了病原体生物的越冬存活率 。 例如 ， 帝王蝶（Danaus plexippus）通常在初秋离开北部繁殖地 ， 飞往墨西哥越冬 。 而如果碰到暖冬 ， 则可能让帝王蝶种群常年居留在北美地区 ， 那么这些冬季在北美繁殖的帝王蝶感染一种原生动物寄生虫（Ophryocystis elektroscirrha）的概率就更高 。 同样 ， 迁徙本来是驯鹿躲避寄生虫的一种策略 ， 但气候变暖导致的海冰流失 ， 会抑制其迁徙 ， 无法季节性地逃离寄生虫 。 因此 ， 季节性栖息的动物减少迁徙行为 ， 增加了传染病的传播 。现在越来越多的证据证明 ， 许多新出现的传染病与动物 ， 特别是野生动物有非常大的关联 。 因为许多野生动物的栖息地已经因全球变暖和人为活动而丧失 ， 它们不得不与人类有更密切地接触 ， 大大增加了动物疾病蔓延到人类身上的风险 。气候变化影响人类和自然健康的方式很多 。 由于气候变暖 ， 许多原本在热带和亚热带地区流行的病原体 ， 在温带地区也找到了合适的环境 ， 因此扩散到这些地区 ， 这样的案例很多 。 但是 ， 下面我们要说的 ， 是因为气候变暖 ， 可能导致另外一些情形的出现 。 其中最出乎意料的 ， 是随着冰和永冻土的融化 ， 过去的疾病可能在当今蔓延 ， 让过去的麻烦再次困扰着我们 。 这种风险虽然小 ， 但却是实实在在的 。2016年 ， 俄罗斯北部有20人住进医院 ， 一名男孩死于炭疽病的爆发 ， 他所感染的炭疽病菌是来自冰中融化的驯鹿尸体 。 这里有超过2000只驯鹿受感染而死亡 ， 整个社区不得不撤离 。 研究人员还在阿拉斯加冻土带的墓穴中发现了1918年大流感病毒的碎片 。随着全球变暖 ， 两极冰盖的融化速度之快 ， 是有目共睹的事实 。 根据北极理事会（Arctic Council）的估计 ， 到2030年代末北极可能在夏季无冰 。 随着冰层的消退 ， 融化的冰将露出那些隐藏的景观 ， 也许是以前未曾见过的岩石、植物 ， 也许是被冰层掩埋了数千年的动物尸体 ， 甚至可能是古代探险者的木乃伊 。 但是 ， 这些并不新奇 ， 而目前最令科学家们担心的 ， 伴随全球变暖的积冰融化 ， 可能是解冻并唤醒那些已经沉睡了数万年、甚至数百万年的“僵尸”病毒 ， 这是最不祥的后果 。地球上最古老的冰有八百万年的历史 ， 主要是在南极 。 科学家们已经从冰层中发现了远古的细菌并培养出了菌落 。 在北极圈的一些研究 ， 也发现了大量远古的病毒和其他病原体 ， 并证明一旦解冻 ， 它们很快就可以像史前一样活跃 。 如果它们能攻击人类 ， 后果可能是灾难性的 ， 甚至有可能消灭我们人类的物种 。这种病毒 ， 与地球上我们所熟知的任何病毒都不相似 。 现代人的身体 ， 从来没有与这些僵尸病毒较量过 ， 人类能挨得过去吗？它们可能对世界造成恐怖电影般的浩劫吗？1992年 ， 科学家在俄罗斯苔原融化的冻层下发现了一个拟菌病毒（Mimivirus）样本 。 这样第一次发现这种病毒 ， 有1200个基因 ， 比常见的病毒要大许多 ， 宽度是现代病毒的两倍左右 。 相比之下 ， 艾滋病病毒只有9个基因 。 2015年 ， 西伯利亚的研究人员发现了两种隐藏在永冻土中的巨大病毒 。 其中一种是软体动物病毒（Mollivirus） ， 这是一种已经冰冻了3万年的巨型病毒 ， 它们能够复活 。 幸运的是 ， 目前这类病毒似乎对人类和其他哺乳动物无害 ， 但科学家认为我们现在不能排除有可以攻击人类的僵尸病毒 。不过 ， 《病毒星球》（A planet of viruses）的作者卡尔·齐默（Carl Zimmer）对这个问题比较乐观 。 他认为 ， 我们现在还不必担心僵尸病毒的爆发 ， 因为到目前为止西伯利亚永久冻土中并没有出现人类病原体的爆发 ， 另外 ， 现在解冻的这些病毒 ， 并不是自我解冻的 ， 在实验室中还需要一定的处理 ， 自然条件下爆发的几率非常低 。对于我们今天所讨论这个问题 ， 我想没有人会不屑一顾 ， 但我们也不需要整日提心吊胆 。 尽管每一次可能都要付出巨大的代价 ， 但我们始终叹服自然界万事万物间矛盾的调和 。 我们所需要做的就是要尽可能地了解它们 ， 然后就是尽可能地去规避一些我们不愿看到的事情 。


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