《紐約客》特稿丨我們這個(gè)變暖的星球是新型致命微生物的培養(yǎng)皿

Our Warming Planet Is a Petri Dish for New and Deadly Microbes

"食肉"細(xì)菌正在擴(kuò)散。感染性真菌正在涌現(xiàn)。微生物組或?qū)⒂肋h(yuǎn)改變。我們準(zhǔn)備好了嗎？

本文即將刊登于2026 年 6 月 1 日的《紐約客》雜志，印刷版標(biāo)題為“Breeding Ground.” 作者：Shayla Love撰寫(xiě)有關(guān)科學(xué)、健康和心理方面的文章。她自2023年起為《紐約客》撰稿。

在不久的將來(lái)，你認(rèn)識(shí)的人中可能有人會(huì)感染氣候變化導(dǎo)致的微生物。插圖：Jér?me Berthier

去年七月的一個(gè)酷熱清晨，弗農(nóng)·斯皮爾——一位身形魁梧、頭發(fā)花白的八十五歲老人——走到馬里蘭州劍橋市一處碼頭，去查看掛在那里的一個(gè)雞絲蟹籠。斯皮爾是東岸地區(qū)的終身居民，住處離喬普坦克河注入切薩皮克灣的地方不遠(yuǎn)，距那處碼頭不足五十碼。讓他高興的是，籠子里有六只活蹦亂跳的藍(lán)蟹——這是當(dāng)?shù)氐拿朗常矚g清蒸后撒上老灣調(diào)料。然而，就在他伸手去取蟹的時(shí)候，手臂被金屬劃破，流出了血。他并不在意，以前也被劃傷過(guò)很多次。但在隨后的幾個(gè)小時(shí)里，他的手臂開(kāi)始泛出紫紅色。他的妻子莉婭覺(jué)得那看起來(lái)像是嚴(yán)重燙傷。不久，手臂腫脹起來(lái)——皮膚下似乎積聚了液體——他隨即趕往當(dāng)?shù)氐募痹\室。臨床醫(yī)生懷疑是創(chuàng)傷弧菌（Vibrio vulnificus）感染，這種細(xì)菌在顯微鏡下看起來(lái)像一顆長(zhǎng)著尾巴的腎豆。它俗稱(chēng)"食肉細(xì)菌"。

創(chuàng)傷弧菌一旦進(jìn)入傷口，便會(huì)破壞血管，導(dǎo)致血管滲出血漿至周?chē)M織。免疫系統(tǒng)試圖保護(hù)人體，召集凝血細(xì)胞來(lái)阻止?jié)B漏；而在這個(gè)過(guò)程中，凝血細(xì)胞會(huì)切斷血流，導(dǎo)致組織壞死。這種細(xì)菌還可引發(fā)休克、敗血癥和多器官衰竭。一旦感染進(jìn)入血液，死亡率至少達(dá)百分之五十。

醫(yī)療直升機(jī)在二十分鐘內(nèi)趕到，斯皮爾被送往位于巴爾的摩的馬里蘭大學(xué)醫(yī)療中心R·亞當(dāng)斯·考利創(chuàng)傷急救中心。毋庸置疑，他需要手術(shù)。但醫(yī)生們擔(dān)心的是，他們能否保住他的性命。單靠抗生素對(duì)創(chuàng)傷弧菌感染作用有限，控制細(xì)菌最有效的方法是切除受感染的組織。外科醫(yī)生迅速將斯皮爾前臂的組織層層切除。數(shù)小時(shí)后，當(dāng)他恢復(fù)意識(shí)，眼前的景象令他目瞪口呆：他能看到自己手臂里面的肌肉和骨骼赫然裸露。"那就是一個(gè)大窟窿，"他告訴我。

在斯皮爾的大半生里，喬治亞州以北地區(qū)發(fā)生創(chuàng)傷弧菌感染的情況極為罕見(jiàn)。然而近年來(lái)，這種細(xì)菌已造成遠(yuǎn)至紐約和羅德島的人員死亡。"環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了變化，"馬里蘭大學(xué)九十一歲的微生物學(xué)家麗塔·科爾韋爾告訴我。她說(shuō)，問(wèn)題不在于細(xì)菌在遷移。在淡咸水交匯處，這種細(xì)菌始終以低水平存在。但當(dāng)水溫超過(guò)攝氏15度時(shí)，創(chuàng)傷弧菌便開(kāi)始大量繁殖；一旦超過(guò)25度，其種群數(shù)量更會(huì)急劇攀升。

科爾韋爾從六十年代末開(kāi)始在切薩皮克灣采集微生物樣本，彼時(shí)她偶爾會(huì)聽(tīng)聞該地區(qū)出現(xiàn)創(chuàng)傷弧菌感染的案例。八十年代的一起致命病例還登上了《華盛頓郵報(bào)》和《巴爾的摩太陽(yáng)報(bào)》的版面。"那是極其罕見(jiàn)的事，"她說(shuō)。而如今，馬里蘭州每年確診病例約達(dá)十余例，在短短十四年間增加了逾五成。2023年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，目前這種細(xì)菌可被檢測(cè)到的季節(jié)從早春延續(xù)至深秋。"這是一種潛移默化的侵蝕，正在我們身上發(fā)生，"科爾韋爾說(shuō)。

氣候變化影響著地球上的一切生命，但我們往往只關(guān)注它對(duì)某些脆弱物種的沖擊：北極熊、海龜、珊瑚。微生物的數(shù)量遠(yuǎn)超植物和動(dòng)物，卻常常被排除在氣候變暖的敘事之外。2019年，一個(gè)由三十三位科學(xué)家組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志上警告稱(chēng)，生命中的"無(wú)形多數(shù)"正在遭受氣溫上升的改變，人類(lèi)將不得不直面其后果。感染人類(lèi)的微生物可能變得更加常見(jiàn)，并出現(xiàn)在新的地方。此外，數(shù)十億其他微生物物種也可能受到影響——當(dāng)它們的生存環(huán)境改變，它們會(huì)如何應(yīng)對(duì)？"我們面對(duì)的是地球上最古老的生命，"《自然》論文的共同作者、蒙特雷灣水族館研究所所長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官安特耶·波提厄斯告訴我，"我們的星球就是那個(gè)試管。把它稍稍加熱，一切都將改變。"

當(dāng)科學(xué)家將地球上所有物種描繪在生命之樹(shù)上時(shí)，人類(lèi)的譜系看起來(lái)不過(guò)是一根細(xì)枝。微生物——小到?jīng)]有顯微鏡就看不見(jiàn)的生物體，包括細(xì)菌、真菌、病毒、原生動(dòng)物、藻類(lèi)和古菌——占據(jù)了這棵樹(shù)的大部分。微生物并非地球的被動(dòng)住客，它們是我們環(huán)境的共同締造者。微型藻類(lèi)產(chǎn)生了我們呼吸的大量氧氣，各種微生物分解著地球上幾乎所有腐爛的植物。"沒(méi)有這項(xiàng)最基本的功能，我們?nèi)祟?lèi)就會(huì)坐在一堆枯葉里，"加州大學(xué)歐文分校生態(tài)學(xué)家史蒂文·D·艾利森告訴我。微生物與植物根系共生，也參與調(diào)節(jié)大氣中碳含量的葉片活動(dòng)；它們是"地球生命的設(shè)計(jì)者和守護(hù)者，"德國(guó)亥姆霍茲海洋生物多樣性功能研究所微生物生態(tài)學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家A·穆拉特·埃倫告訴我。（甚至有一種土壤細(xì)菌負(fù)責(zé)生成一種叫做土味素的化合物——這個(gè)詞在希臘語(yǔ)中意為"泥土"和"氣味"——它產(chǎn)生了雨后那種獨(dú)特的氣息。）

幾乎所有微生物的共同點(diǎn)就是無(wú)處不在。波提厄斯告訴我，微生物生態(tài)學(xué)家有一句行話(huà)：萬(wàn)物皆無(wú)處不在。比如，一滴海水中就可能含有一百萬(wàn)個(gè)微生物，其中有百余種細(xì)菌。微生物寄居在每一種植物和動(dòng)物身上，無(wú)論死活；它們生存于冰封的山巔、灼熱的火山口，以及最深的洞穴和海洋底部。科學(xué)家對(duì)NASA建造航天器的潔凈室進(jìn)行采樣，在地板上就找到了兩百一十五種細(xì)菌菌株。微生物甚至有自己的微生物。

與此同時(shí)，微生物也在不斷進(jìn)化。許多細(xì)菌每天分裂多次——而且至關(guān)重要的是，在這一過(guò)程中不斷積累突變。"每一次分裂都是一場(chǎng)以略微不同的基因骰子進(jìn)行的生存實(shí)驗(yàn)，"埃倫說(shuō)。不同類(lèi)型的微生物以不同方式繁殖：細(xì)菌和古菌通過(guò)自我復(fù)制；病毒劫持其他物種的細(xì)胞；一些真菌有性繁殖，另一些則通過(guò)釋放孢子傳遞DNA。但所有微生物都能像植物和動(dòng)物一樣隨時(shí)間獲得新特性——只是速度要快得多。埃倫說(shuō)，人類(lèi)進(jìn)化的速度與微生物進(jìn)化的速度之間的差距，猶如"一塊漂移的構(gòu)造板塊與一架F-16戰(zhàn)斗機(jī)之間的差距"。

十九世紀(jì)末，英國(guó)牧師、顯微鏡愛(ài)好者威廉·達(dá)林格將一種叫做鞭毛蟲(chóng)的微生物培養(yǎng)在溫水中，隨后逐漸將溫度升高至65度——這個(gè)溫度本足以將它們殺死。但它們逐漸適應(yīng)，乃至當(dāng)被放回較涼的水中時(shí)反而死去了。將近一個(gè)世紀(jì)后，密歇根州立大學(xué)的科學(xué)家在一個(gè)幾乎沒(méi)有食物的嚴(yán)苛環(huán)境中培育大腸桿菌。經(jīng)過(guò)三萬(wàn)余代細(xì)菌繁殖，一支大腸桿菌譜系發(fā)展出了消化檸檬酸鹽分子的能力——檸檬酸鹽此前是它們無(wú)法吸收的。一位生物數(shù)學(xué)家寫(xiě)道，這一變化之劇烈，就好比人類(lèi)突然具備了吃木頭的能力。

我們的身體也在不斷適應(yīng)包圍著我們的數(shù)萬(wàn)億微生物。我們每個(gè)人都有一個(gè)微生物組——在我們身上和身體內(nèi)部棲居的微生物宇宙——它幫助消化食物、阻止感染，并制造身體所需的化學(xué)物質(zhì)。當(dāng)微生物對(duì)人體有益或無(wú)害時(shí)，我們說(shuō)它們?cè)?定植"。當(dāng)它們有害時(shí)，我們說(shuō)它們?cè)?感染"。即便如此，我們的身體也會(huì)調(diào)整，適應(yīng)它們的存在。我們的免疫系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出新的防御機(jī)制，試圖殺死那些可能致我們于死命的病菌。但在微生物世界快速變化的時(shí)代，動(dòng)植物可能難以跟上這種步伐。"我們總是問(wèn)：我們要如何適應(yīng)一個(gè)變化的世界？"埃倫說(shuō)，"真正的問(wèn)題是：我們要如何與那些已經(jīng)適應(yīng)了新世界的微生物共存？"

斯皮爾最終在醫(yī)院住了八天。醫(yī)生密切觀察皮膚是否出現(xiàn)進(jìn)一步變黑的跡象，因?yàn)槟且馕吨鴦?chuàng)傷弧菌感染仍在擴(kuò)散。那六只藍(lán)蟹還在爐子上的鍋里等著。"始終沒(méi)能吃上，"斯皮爾告訴我。

十月，我在馬里蘭州親眼目睹了斯皮爾的一次后續(xù)手術(shù)。他在麻醉狀態(tài)下，被手術(shù)單覆蓋著，只有右臂和左腿露出來(lái)。我能看到感染留下的痕跡：前臂全長(zhǎng)都是亮粉色，像火腿切片一樣。急診外科醫(yī)生威廉·邱解釋說(shuō)，他將用斯皮爾自身的一薄層皮膚覆蓋創(chuàng)面。（他們?nèi)∽宰笸龋驗(yàn)樗彝扔屑y身。）我看著另一位醫(yī)生將一把形似削皮刀的器具沿著斯皮爾的大腿滑過(guò)，取下一條皮膚。隨后，他將這條皮膚送入一臺(tái)植皮網(wǎng)狀擴(kuò)張器——這種儀器在組織上切出幾何形狀的小孔，使其得以擴(kuò)展覆蓋更大的面積。最后，他將皮片遞給邱，后者小心翼翼地將其鋪展在斯皮爾的手臂上。

手術(shù)結(jié)束后，我在創(chuàng)傷急救病房陪斯皮爾和他的妻子坐了一會(huì)兒。他手臂上插著輸液管，仍然無(wú)法相信，將手伸入家門(mén)口的河里，差一點(diǎn)奪走了他的性命。"我們從來(lái)沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)不能帶著傷口下水，"他告訴我。盡管遭此劫難，他精神還算不錯(cuò)。他和妻子聊起了其他創(chuàng)傷弧菌感染的病例。一位朋友說(shuō)他的兄弟是個(gè)捕魚(yú)人，因感染失去了一條腿。他們家的電工告訴他們，附近胡珀斯島有一個(gè)人被蟹殼劃破后感染，不治而亡。斯皮爾的妻子為那些在東岸度假的家庭擔(dān)憂(yōu)——他們?cè)趺磿?huì)知道能不能下水呢？

我們談話(huà)中途，斯皮爾突然說(shuō)："我不相信全球變暖。"現(xiàn)場(chǎng)陷入一陣沉默。我問(wèn)他，在他的一生中，天氣是否發(fā)生了變化。他沉吟片刻，說(shuō)："現(xiàn)在很暖，都什么時(shí)候了，十月啊？"他往枕頭上一靠，與妻子交換了一個(gè)眼神。"我們的冬天不再那么嚴(yán)寒了，"他補(bǔ)充說(shuō)。

在2023年首播的HBO末世劇集《最后生還者》的開(kāi)場(chǎng)，一位流行病學(xué)家上電視分享了他最深的恐懼：真菌將適應(yīng)越來(lái)越高的溫度。他說(shuō)，目前大多數(shù)真菌在攝氏12至30度之間生長(zhǎng)最佳，而人體溫度在37度左右。"目前，真菌沒(méi)有任何理由進(jìn)化出耐受更高溫度的能力，"這位流行病學(xué)家說(shuō)，"但如果這一切發(fā)生了改變，又會(huì)怎樣？"幾幕之后，一位感染了真菌的老婦人開(kāi)始噬食人肉。

該集播出后，約翰斯·霍普金斯大學(xué)微生物學(xué)家、《假如真菌獲勝》一書(shū)的作者阿圖羅·卡薩德瓦爾收到了大量電子郵件。卡薩德瓦爾以一個(gè)理論聞名于世：恒溫動(dòng)物受到一道"熱障"的保護(hù)，得以免受真菌侵害。感染人類(lèi)的微生物大多是細(xì)菌或病毒，我們基本上不受真菌性疾病的困擾。（我們的免疫系統(tǒng)也在其中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。）相比之下，對(duì)植物和冷血?jiǎng)游锒裕婢鷺?gòu)成嚴(yán)重威脅。壺菌已經(jīng)導(dǎo)致九十余種兩棲動(dòng)物走向滅絕。佛羅里達(dá)弓背蟻蟲(chóng)草菌——《最后生還者》中跳躍到人類(lèi)身上的那種真菌的原型——因劫持螞蟻的大腦、將它們驅(qū)趕離通常棲息地、引至真菌可以繁殖的地方而臭名昭著。

白鼻綜合征是一種侵襲蝙蝠的真菌疾病，它揭示了當(dāng)一種微生物突破哺乳動(dòng)物熱障時(shí)可能發(fā)生的事情。蝙蝠通過(guò)在洞穴中冬眠來(lái)度過(guò)食物匱乏的冬季；冬眠期間，它們的體溫下降。導(dǎo)致白鼻綜合征的真菌毀滅偽裸囊菌在攝氏10至15度之間生長(zhǎng)旺盛。它在蝙蝠冬眠期間開(kāi)始在其口鼻、耳朵和翅膀上蔓延，常常導(dǎo)致蝙蝠提前結(jié)束冬眠，隨后因饑餓而死。"等到溫度達(dá)到我們?nèi)梭w的水平，你就能擋住百分之九十五的真菌物種，"卡薩德瓦爾告訴我。但近幾十年來(lái)，他越來(lái)越擔(dān)憂(yōu)：在氣候不斷波動(dòng)的背景下，真菌可能跨越保護(hù)人類(lèi)的熱障。

已有相對(duì)少數(shù)的真菌疾病在困擾著我們，其中一些可能正在擴(kuò)散。粗球孢子菌是一種土壤真菌，當(dāng)其孢子進(jìn)入肺部后可引發(fā)一種叫做溪谷熱的呼吸道感染，它的生長(zhǎng)需要水分和雨水。加利福尼亞州經(jīng)歷了更濕的雨季和更干的旱季，2000年至2020年間病例增加了八倍。另一種可感染肺部的真菌皮炎芽生菌生長(zhǎng)于河床旁潮濕的土壤和腐爛的木材中，但寒冷的冬季似乎能將其殺死。明尼蘇達(dá)州冬季明顯回暖，該州感染病例自2000年以來(lái)增加了三倍。美國(guó)最大規(guī)模的一次疫情發(fā)生在密歇根州，一百六十二名造紙廠工人受到感染，疫情高峰恰逢當(dāng)?shù)睾恿鞫嗄陙?lái)記憶中首次沒(méi)有結(jié)冰的那個(gè)冬天。

2010年，卡薩德瓦爾在一篇研究論文中預(yù)言，氣候變化將促使真菌適應(yīng)升溫，為其感染人類(lèi)創(chuàng)造新的機(jī)會(huì)。論文發(fā)表數(shù)月前，東京都老人醫(yī)療中心的一位七十歲老婦人患上了一種頑固的、前所未見(jiàn)的感染。醫(yī)生對(duì)她的耳朵進(jìn)行拭子檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了一種未知的真菌，將其命名為耳念珠菌（Candida auris）。Auris在拉丁語(yǔ)中意為"耳朵"。這種真菌在攝氏40度下依然生長(zhǎng)如常。

卡薩德瓦爾推測(cè)，耳念珠菌最初感染植物，在發(fā)展出耐熱性后開(kāi)始擴(kuò)散至人類(lèi)。"沒(méi)有人能想出任何其他解釋?zhuān)?卡薩德瓦爾說(shuō)。這種真菌隨即在全球患者中被檢出。它對(duì)三種可用抗真菌藥物中的兩種具有耐藥性，對(duì)醫(yī)院中常用的銨鹽清潔劑也有抵抗力，這說(shuō)明消滅微生物的努力可能也在幫助它進(jìn)化。在免疫功能低下或年老體衰的患者中，感染死亡率高達(dá)百分之六十，因?yàn)檫@類(lèi)患者的身體難以抵御真菌侵襲。

卡薩德瓦爾的一名博士后研究員丹尼爾·史密斯，似乎記錄了真菌適應(yīng)過(guò)程的實(shí)時(shí)發(fā)生。2023年夏日的一個(gè)炎熱天氣里，他將黃色的星爆糖果碾碎攤在巴爾的摩幾個(gè)街區(qū)的人行道上，希望它們能充當(dāng)微生物的粘附劑。隨后，他將糖果溶于生理鹽水，并對(duì)由此收集的微生物進(jìn)行培養(yǎng)。他的研究地點(diǎn)之一是費(fèi)耶特街一個(gè)密集的城區(qū)路段，那里的人行道平均溫度高達(dá)39度；另一個(gè)地點(diǎn)是吉爾福德郊區(qū)的街區(qū)，遮陰處的溫度約在27度左右。

高溫街區(qū)的真菌呈現(xiàn)出顯著差異。那里的霉菌和酵母菌顏色較淺，說(shuō)明它們產(chǎn)生的黑色素色素較少——而黑色素會(huì)吸收熱量。有幾種真菌只在最熱的地點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)，例如一種耐熱的常見(jiàn)酵母菌株，以及數(shù)種可感染免疫功能低下者的隱球酵母菌。其中一種，微小隱球酵母，能在37度下生長(zhǎng)。"世界的條件越接近我們身體的條件，真菌就越有可能突破保護(hù)了我們數(shù)百萬(wàn)年的熱障，"史密斯告訴我。

在不久的將來(lái)，你認(rèn)識(shí)的某個(gè)人可能就會(huì)被氣候變化后的微生物所感染。2016年，西奈山布魯克林醫(yī)院院長(zhǎng)兼首席運(yùn)營(yíng)官斯科特·洛林得知，他重癥監(jiān)護(hù)室的三名患者血液中真菌檢測(cè)呈陽(yáng)性。實(shí)驗(yàn)室最初指向白色念珠菌——這是一種通常感染靜脈置管患者的可治療性感染，但這三名患者均未置管。洛林記得當(dāng)時(shí)心里就想：不對(duì)勁。第二輪檢測(cè)結(jié)果更令人憂(yōu)慮，是他從未見(jiàn)過(guò)的：耳念珠菌。

洛林是一位充滿(mǎn)活力的醫(yī)生，西裝與白大褂對(duì)他來(lái)說(shuō)同樣常見(jiàn)，他要求全體員工對(duì)整個(gè)重癥監(jiān)護(hù)室進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果令人不安：耳念珠菌孢子無(wú)處不在，甚至出現(xiàn)在醫(yī)護(hù)人員無(wú)法觸及的地方：百葉窗上、高處的墻壁上、天花板上。重癥監(jiān)護(hù)室不得不撤離三天，進(jìn)行全面消毒。清潔人員扔掉了床上用品，拆除了吊頂板。

如今，最有可能檢測(cè)出耳念珠菌陽(yáng)性的患者——來(lái)自護(hù)理機(jī)構(gòu)或依賴(lài)透析機(jī)、呼吸機(jī)等設(shè)備的患者——在入院時(shí)就會(huì)接受拭子檢測(cè)。任何檢測(cè)陽(yáng)性的患者都會(huì)被隔離在二樓。三月，洛林和幾位同事帶我參觀了那里。我們站在一個(gè)看起來(lái)普普通通的房間里：米色墻壁，瓷磚地板，帶圍簾的升降病床。這個(gè)房間專(zhuān)門(mén)留給耳念珠菌病例使用。一旦有患者入住，進(jìn)入該房間的醫(yī)院工作人員必須穿全身防護(hù)服，甚至連聽(tīng)診器都是一次性的。感染預(yù)防主任瓦尼·喬治告訴我，隔壁房間的一位患者就在那天早上剛剛檢測(cè)出耳念珠菌陽(yáng)性。

洛林說(shuō)，這些房間在患者離開(kāi)后的消毒方式，"超越了醫(yī)院歷史上任何一次終末消毒"。他和同事已將消毒方案公開(kāi)發(fā)表，供其他醫(yī)院參考。"手套、衛(wèi)生紙、紙巾——全部扔進(jìn)垃圾桶，"醫(yī)院清潔組長(zhǎng)烏蘭達(dá)·威爾斯告訴我，"然后消毒房間：用漂白水從上到下，順時(shí)針?lè)较虿潦锰旎ò搴蛪Ρ凇?有時(shí)需要兩三遍，感染預(yù)防團(tuán)隊(duì)才會(huì)批準(zhǔn)清潔通過(guò)。

我們走出房間，讓清潔主管推進(jìn)一臺(tái)名為"Space-1"的紫外線(xiàn)照射機(jī)。它的四條可伸展臂散發(fā)出足以破壞微生物DNA的紫外線(xiàn)輻射；兩分鐘內(nèi)，可殺滅百分之九十九的微生物。門(mén)上的觀察窗開(kāi)始泛出霓虹藍(lán)色的光。門(mén)再次打開(kāi)時(shí)，我聞到了一股漂白水和融蠟混合的氣味。

西奈山布魯克林醫(yī)院自2018年以來(lái)再未爆發(fā)耳念珠菌疫情。但沒(méi)有一個(gè)在那里工作的人指望徹底消滅這種真菌。"一旦被耳念珠菌定植，就會(huì)終身攜帶，"喬治告訴我。人類(lèi)總是慢一步：微生物改變，我們所能做的，只有應(yīng)對(duì)。

想象微生物的未來(lái)，不妨先審視它們的過(guò)去。三月，我參觀了世界上最大的冰芯樣本庫(kù)之一，位于俄亥俄州立大學(xué)伯德極地與氣候研究中心。科學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)從冰川和冰蓋中鉆取冰柱，尋找地球史前時(shí)期的信息，例如古代大氣氣泡和顆粒物。直到近幾年，他們才意識(shí)到，冰芯中同樣保存著微生物。

套上一件亮橙色厚夾克后，我走進(jìn)一間零下三十度的巨型冷凍庫(kù)。肺部驟然收緊，膝蓋也僵硬起來(lái)。裝滿(mǎn)冰塊的長(zhǎng)金屬管排列在一排排架子上，其中一些來(lái)自早已不復(fù)存在的冰川。"這些冰芯來(lái)自非洲的乞力馬扎羅山，"俄亥俄州立大學(xué)古氣候?qū)W家朗尼·湯普森指著幾根冰管說(shuō)，"這是世界上唯一的樣本收藏。"

湯普森和他的妻子艾倫——同樣是一位古氣候?qū)W家——已經(jīng)收集冰川冰樣整整五十年。他帶我來(lái)到研究人員檢驗(yàn)樣本的房間——那里只有零下四度——并取出一根來(lái)自華斯卡蘭山的冰芯，那是地球上最高的熱帶山峰。"再高不了，再冷不了，"他說(shuō)。那根冰芯最深處的冰已有三萬(wàn)余年歷史；為了將它運(yùn)下山，他雇用了四十五名技術(shù)嫻熟的攀登者和登山向?qū)В约耙患苤鄙龣C(jī)。接著，他又取出一根來(lái)自世界上最古老的非極地冰川——青藏高原古里雅冰帽——的冰芯。其中包含的冰至少有七十萬(wàn)年歷史。我能看到凍在冰里的細(xì)小塵埃顆粒。

俄亥俄州立大學(xué)微生物生態(tài)學(xué)家弗吉尼亞·里奇與同事鐘志平一道，研究了古里雅冰芯中過(guò)去十五萬(wàn)年里冷暖時(shí)期的樣本。"我們看到了微生物群的協(xié)同轉(zhuǎn)變，"里奇在我們走出冷凍庫(kù)、脫下厚夾克后告訴我。他們觀察到微生物整體多樣性的變化，以及優(yōu)勢(shì)物種的更迭。他們無(wú)法說(shuō)明這些變化帶來(lái)了什么后果——只能確認(rèn)，氣候每一次轉(zhuǎn)變，微生物種群也隨之改變。里奇的另一位同事馬修·沙利文發(fā)現(xiàn)，病毒群落也隨氣候變化而波動(dòng)。里奇的下一個(gè)課題將聚焦于十九世紀(jì)的一段快速升溫時(shí)期——小冰期的結(jié)束。"一個(gè)重大未知因素是，如今的微生物將以多快的速度適應(yīng)，"她說(shuō)，"我們將能夠?qū)Ω鱾€(gè)微生物物種逐一作答：在過(guò)去兩百年里，它們?cè)跍嘏秃錀l件下分別是如何應(yīng)對(duì)的？"

走廊另一頭，我見(jiàn)到了布雷迪·奧康納，一位研究南極冰芯的微生物學(xué)家，那些冰芯可追溯至至少五萬(wàn)年前。他和同事通過(guò)"喚醒"冰中生物來(lái)研究其中的物種。他將冰芯中心的冰融化后放在培養(yǎng)皿上，觀察什么會(huì)生長(zhǎng)出來(lái)。他告訴我，由此產(chǎn)生的微生物感染人類(lèi)或動(dòng)物的風(fēng)險(xiǎn)極低，部分原因在于它們是在如此低溫的環(huán)境中進(jìn)化而來(lái)的。我小心翼翼地打量著一個(gè)培養(yǎng)皿，里面有兩個(gè)米色斑點(diǎn)，每個(gè)都比一枚一角硬幣還小。"這個(gè)我們還沒(méi)有鑒定出來(lái)，"他說(shuō)，手指著那兩個(gè)斑點(diǎn)。它們是前一周出現(xiàn)在培養(yǎng)皿里的。在冰層中，這些微生物很可能一直處于休眠狀態(tài)，僅維持著在極寒環(huán)境中存活的最低限度的生命活動(dòng)；而現(xiàn)在，它們正在迅速分裂。每個(gè)斑點(diǎn)中都含有數(shù)百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞。

越來(lái)越清晰的是，氣候變化帶來(lái)的最大威脅，并非來(lái)自溫暖地區(qū)的進(jìn)一步升溫，而來(lái)自寒冷地帶的解凍。2016年，西伯利亞暴發(fā)炭疽桿菌疫情，最終導(dǎo)致數(shù)千頭馴鹿和至少七十人受到感染，歸因于永久凍土融化后釋放出休眠孢子。更近期，一支國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)從西伯利亞永久凍土中復(fù)活了十三種"僵尸病毒"，其中包括數(shù)種感染變形蟲(chóng)的病毒，估計(jì)已有數(shù)十萬(wàn)年歷史。奧康納告訴我，當(dāng)冰川融化，其中的微生物會(huì)隨之流入海洋，對(duì)它們所融入的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生難以預(yù)料的影響。分解者微生物能分解生物材料，產(chǎn)生甲烷等溫室氣體；甲烷鎖存的熱量是碳的二十八倍。光合微生物如藻類(lèi)可以大量繁殖，產(chǎn)生氧氣，但也可能排擠本地物種。"微生物會(huì)沒(méi)事的，"奧康納說(shuō)，"它們?cè)诠芾磉@顆星球，而且會(huì)繼續(xù)管理下去。"受到影響的，是生態(tài)系統(tǒng)的其余部分。

波蘭波茲南密茨凱維奇大學(xué)微生物學(xué)家尼古萊塔·馬科夫斯卡-扎維如查在挪威斯瓦爾巴群島記錄了這些風(fēng)險(xiǎn)。她在融化冰川的徑流樣本中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)粒——能夠自我復(fù)制的微生物DNA環(huán)——這些質(zhì)粒已有數(shù)千年歷史，意味著它們從未與如今存活的許多生物體接觸過(guò)。她告訴我，北極微生物習(xí)慣了在極端條件下生存，因而在基因上異常強(qiáng)韌。"它們不僅擁有功能未知的基因，還擁有抗生素耐藥基因、重金屬耐受基因和殺生物劑耐受基因，"她說(shuō)，每一種這樣的基因都可能使微生物更難被消滅。憑借這一發(fā)現(xiàn)，她躋身"前沿星球獎(jiǎng)"決賽，這是一項(xiàng)百萬(wàn)美元的環(huán)境獎(jiǎng)項(xiàng)。

馬科夫斯卡-扎維如查的擔(dān)憂(yōu)并不在于這些微生物本身具有感染性，而在于它們的遺傳物質(zhì)可能以難以預(yù)料的方式改變更廣泛的微生物世界。人類(lèi)通過(guò)縱向方式傳遞基因，從一代到下一代：我們將基因傳給子女，而非兄弟姐妹或朋友。而微生物則常常通過(guò)一種叫做水平基因轉(zhuǎn)移的過(guò)程共享DNA。它們可以將質(zhì)粒釋放到環(huán)境中，使其他微生物得以獲取有用基因——例如消化新食物、耐受抗生素化合物或合成特定化學(xué)物質(zhì)的指令。有些細(xì)菌甚至通過(guò)一種叫做菌毛的毛發(fā)狀附屬物，與其他細(xì)菌發(fā)生物理接觸，進(jìn)而傳遞DNA片段。在以全球平均速率四倍升溫的斯瓦爾巴群島，馬科夫斯卡-扎維如查目睹了冰川徑流與海水和污水的混合。"這是一種極其危險(xiǎn)的機(jī)制，"她告訴我。微生物DNA最終會(huì)流向何處，無(wú)從預(yù)測(cè)。

或許，微生物可以幫助清理我們?nèi)祟?lèi)制造的爛攤子。一些科學(xué)家夢(mèng)想在微生物生物反應(yīng)器中捕獲碳，或者培育能夠分解甲烷或塑料的微生物；某些土壤微生物可以使作物更耐旱、更耐熱。沙特阿拉伯阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)海洋科學(xué)家拉奎爾·佩克索托研究了幫助紅海珊瑚在高溫下存活的微生物。她的研究表明，有益微生物可以在熱浪期間被移植到珊瑚礁上，使珊瑚更不易白化和死亡。"必須先恢復(fù)微生物組，"佩克索托說(shuō)，"我看不到?jīng)]有我們這樣做的未來(lái)。萬(wàn)物始于微生物。"微生物干預(yù)措施必須經(jīng)過(guò)安全性篩查，佩克索托和同事在最近一篇《自然》論文中寫(xiě)道。人類(lèi)對(duì)微生物如何塑造環(huán)境的理解才剛剛起步，試圖駕馭其力量可能會(huì)帶來(lái)意想不到的后果。

去年，國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟——長(zhǎng)期以來(lái)致力于保護(hù)瀕危動(dòng)植物的機(jī)構(gòu)——成立了其首個(gè)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)編目和保護(hù)全球微生物的工作組，正式將微生物認(rèn)定為值得保護(hù)的生命體。該工作組將建立一份瀕危微生物及其棲息地名錄，并鼓勵(lì)收集棲居于沙漠或深海等極端環(huán)境中的稀有微生物。一項(xiàng)類(lèi)似舉措——"微生物群落庫(kù)"——將保存來(lái)自我們食物供應(yīng)和消化系統(tǒng)中的微生物物種。來(lái)自貝寧、巴西、埃塞俄比亞、加納、老撾、泰國(guó)和瑞士的團(tuán)隊(duì)正在收集近兩百份發(fā)酵食品樣本和逾千份人類(lèi)糞便樣本。這項(xiàng)工作的靈感來(lái)自斯瓦爾巴全球種子庫(kù)——那里保存著數(shù)千種植物物種：如果地球條件發(fā)生如此劇烈的變化，導(dǎo)致某種微生物在野外滅絕，人類(lèi)將有機(jī)會(huì)使其重生。

但所需微生物監(jiān)測(cè)的規(guī)模之龐大，令人難以想象。近期創(chuàng)建的"微生物圖集計(jì)劃"利用超過(guò)五萬(wàn)項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)，繪制了地球微生物組的地圖。但要將所有已知的微生物物種納入其中，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)還需要擴(kuò)大數(shù)個(gè)量級(jí)。計(jì)算機(jī)科學(xué)家埃倫認(rèn)為，環(huán)境微生物應(yīng)當(dāng)像美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局收集氣象數(shù)據(jù)那樣，每天在全球各地進(jìn)行采樣。"人們希望管理和保護(hù)環(huán)境，但在這顆星球上承擔(dān)著大部分實(shí)際生物工作的那個(gè)實(shí)體，正在以我們的控制和管理框架難以追趕的速度，實(shí)時(shí)地進(jìn)化著，"他說(shuō)。

那次在馬里蘭州探訪斯皮爾期間，我還與麗塔·科爾韋爾在馬里蘭大學(xué)帕克分院的一位博士生亨利·塞奇見(jiàn)了面。我們走到學(xué)校旁的彩筆溪一條支流邊，塞奇小心翼翼地踩著河床中的石頭保持平衡，采集水樣。河水潺潺，陽(yáng)光在水面上粼粼閃爍，那是一個(gè)平靜的場(chǎng)景，看起來(lái)一點(diǎn)也不危險(xiǎn)。

事后，塞奇給我發(fā)了一封電子郵件，說(shuō)水樣中似乎含有少量霍亂弧菌——即導(dǎo)致霍亂的細(xì)菌。塞奇幾乎會(huì)將他全部的博士研究用于監(jiān)測(cè)波托馬克河中的這一類(lèi)微生物。讀完他的郵件，我想到了地球上正在經(jīng)歷變化的數(shù)十億微生物物種，以及要僅僅理解這一切正在發(fā)生著什么，所需要的科學(xué)家數(shù)量。

入春后，斯皮爾給我打來(lái)電話(huà)問(wèn)候。感染發(fā)生九個(gè)月后，他終于完成了全部治療。他發(fā)給我一張手臂的照片：移植的皮膚比周?chē)陨苑勰垡恍壬弦材芸吹揭粔K粉色印記，但除此之外，他恢復(fù)得出乎意料地好。他仍然對(duì)重返水邊有些躊躇，但他覺(jué)得這或許會(huì)改變。他一直在研究一款常用于獵麝鼠的橡膠防護(hù)手套。"等天氣熱起來(lái)，我就要吃螃蟹了，"他大笑著說(shuō)。

在馬里蘭州的某個(gè)傍晚，我順道去了巴爾的摩內(nèi)港吃晚飯。夕陽(yáng)西下，天氣溫暖，我想坐在室外用餐，或許還能?chē)L一嘗藍(lán)蟹。然而，剛一下車(chē)，我就聞到了一股白天也注意到的刺鼻氣味。越靠近水邊，腐敗的氣息就越濃。我問(wèn)一位餐廳女主人是怎么回事，她告訴我，港口最近經(jīng)歷了一次所謂的"開(kāi)心果潮"。秋季異常熱浪之后，富含氧氣的表層水迅速冷卻，密度增大并下沉，而港口底部含氧量極低、富含硫化細(xì)菌的水層涌上了水面。成千上萬(wàn)條魚(yú)、蝦和螃蟹窒息而死，硫化細(xì)菌大量繁殖，將港口染成熒光綠色。最終，我?guī)е赓u(mài)回到了酒店房間，緊緊關(guān)上了窗戶(hù)，卻依然能聞到空氣中那股腐爛的味道。?

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