1.5萬年前，一些水在青藏高原上結冰，成為冰川的一部分。當人類忙於馴養狗時，每平方英寸的冰塊封住了數百萬個微生物。許多微小的生命形式死亡了，它們的基因組---證實它們曾在那裡存在的唯一證據---緩慢地降解。在2015年，來自美國和中國的研究人員往冰川下鑽了50米，看看他們能發現什麼。5年後，這些研究人員發現了證據表明冰川冰（glacier ice）中存在古老病毒，包括28種新的病毒屬。相關研究結果發表在預印本伺服器bioRxiv上，論文標題為“Glacier ice archives fifteen-thousand-year-old viruses”。
圖片來自bioRxiv, 2020, doi:10.1101/2020.01.03.894675。
古代微生物的記錄，比如在冰川冰中發現的古代微生物，使得科學家們可以了解地球的進化和氣候史。當我們的星球經歷氣候變化時，這些凍存記錄可以幫助人們預測哪些微生物將生存，以及由此產生的環境將是什麼樣。這些作者在這篇論文中寫道，“冰川冰中蘊藏著許多微生物，但尚未探究相關病毒及其對冰微生物組（ice microbiome）的影響。”論文共同作者Lonnie Thompson在電子郵件中說道，他們拒絕對這篇論文發表評論，這是因為它尚未經過同行評審，不過“這對我們來說是一個激動人心的新研究領域”。美國鮑林格林州立大學教授Scott O. Rogers說，在稱為冰芯（ice core）的冰川樣本中發現的病毒由於數量較少而尤其存在研究不足的問題。Rogers也是書籍《解凍代微生物：在一個更溫暖的世界中出現的基因組（Defrosting Ancient Microbes: Emerging Genomes in a Warmer World）》的作者。Rogers說，“生物量是如此之低，以至於你從外部汙染它的任何生物的濃度都要比冰核內部的任何生物高得多。去汙染極其重要，不然你得到的僅是垃圾。”根據這項研究，在鑽取、處理或運輸冰芯時，沒有特殊的處理程式可用來避免汙染。這項研究的一個關鍵特徵是設計和測試一個三步驟過程來移除這些表面汙染物。在-5oC的房間中，這些研究人員使用帶鋸從圓柱形冰塊的圓周颳去0.5釐米。之後，他們將冰塊洗了兩次，先用乙醇洗，然後用水洗。這些研究人員通過用細菌、病毒和遺傳物質覆蓋無菌冰芯塊的表面來測試這種三步驟過程。在所有情況下，這種過程均成功清除了這些覆蓋的汙染物。在將這種三步驟過程應用於來自青藏高原的兩個冰芯之後，這些研究人員使用了微生物學技術來記錄沉積在冰川冰中的剩餘遺傳資訊。他們發現了屬於33種不同病毒屬的遺傳資訊，其中28種是全新的。法國國家科學研究中心（CNRS）環境病毒學研究員Chantal Abergel說，其中的幾十種病毒以前從未被發現，這並不足為奇。她說，“我們還遠遠沒有對地球上所有的病毒進行取樣。”但是人為氣候變化的影響可能使得科學家們無法發現冰川冰中儲存的許多古老病毒。根據這項研究，溫度升高導致世界各地的冰川萎縮，並釋放出被困了幾萬到數十萬年的細菌和病毒。這些作者寫道，“至少，這可能導致細菌和病毒檔案的丟失，這些檔案可以對過去的地球氣候狀況進行診斷和提供資訊；但是，在最壞的情況下，這種冰川融化可能會將病原體釋放到環境中。”這種最糟糕的情況似乎在2016年成為現實，當時西伯利亞爆發了炭疽熱，殺死了2000多頭馴鹿，並讓96人住院。炭疽芽孢可以存活數年，據信這次疫情是由於永凍層的融化讓一具感染了這種細菌的鹿尸解凍而引起的。冰凍的病毒可能會引起類似的問題：Abergel和她的丈夫領導的一個研究團隊從永凍層中復活了一種具有30000年曆史的巨病毒（giant virus），並發現這種病毒仍可感染它的靶標：單細胞變形蟲。她說，古代病毒重新復活是一個問題，但是人們不應該變得過於多疑，這是因為病毒“無處不在”，而且許多病毒對細菌的威脅比人類更嚴重。Roger提出了一種更可怕的看法。在他的《解凍代微生物：在一個更溫暖的世界中出現的基因組》書籍的一章中，他和他的合著者描述了與冰川冰研究有關的病原體、危害和危險。他們寫道：“包裹在冰中的危險是真實的，並且隨著全球冰融化的增加，致病性微生物釋放的風險也在增加。”
參考資料：1.Zhi-Ping Zhong et al. Glacier ice archives fifteen-thousand-year-old viruses. bioRxiv, 2020, doi:10.1101/2020.01.03.894675.2.Scientists Found Ancient, Never-Before-Seen Viruses in a Glacier/file/2020/02/17/20200217225427_34534.jpg.Thawing Siberian permafrost soil risks rise of anthrax and prehistoric diseaseshttps://www.telegraph.co.uk/global-health/climate-and-people/thawing-siberian-permafrost-soil-risks-rise-anthrax-prehistoric/4.1,500 reindeer dead, 40 humans hospitalized amid anthrax outbreak in Siberia/file/2020/02/17/20200217225447_34535.jpg.Matthieu Legendre et al. Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology. PNAS, 2014, doi:10.1073/pnas.1320670111.