2017年9月,飓风玛丽亚袭击波多黎各,夺走了3000人的生命,并切断了岛屿部分地区的基本服务将近一年。然而,这场灾难并不局限于那个岛屿。玛丽亚每小时155英里的风速也袭击了波多黎各东海岸半英里外一个名为卡约圣地亚哥的38英亩小岛。这个小岛是一些约1500只恒河猴的家园,这些猴子一直是数百项科学研究的对象——而飓风对这些动物的影响正在产生更多的研究成果。
令人惊讶的是,所有的猴子都在玛丽亚飓风中幸存下来,尽管有些猴子在飓风过后不久就死亡了。但它们的栖息地却遭到了破坏。树木被剥去了树叶,使得阴凉变得稀缺,岛屿的温度平均上升了8摄氏度。
科学界立即开始关注猴子的福祉。看护人员不得不赶紧补充食物并修复被毁坏的供水系统。“那是一段可怕的时期,”宾夕法尼亚大学的神经科学家迈克尔·普拉特回忆道,他与人共同领导了一个多学科研究团队,该团队对这些猴子的生物学和行为进行了十多年的跟踪研究。
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然而,一旦眼前的危机过去,科学家们意识到这场灾难打开了一扇门。“我们有了一个黄金机会来研究一场重大自然灾害的影响,这种灾害正随着气候变化变得越来越普遍,”普拉特说。
这些研究的发现仍在不断涌现。2月7日发表在《美国国家科学院院刊》Proceedings of the National Academy of Sciences USA上的一篇论文表明,卡约圣地亚哥猕猴的生活所遭受的灾难性破坏可能如何影响它们的免疫系统,从而加速衰老过程。这项工作表明,像玛丽亚这样的风暴也可能导致幸存下来的人们过早衰老。
这项关于玛丽亚对岛上猴子影响的新研究的起点实际上是人类研究。华盛顿大学进化生物学研究生、PNAS研究的主要作者玛丽娜·沃托维奇说,经历过各种创伤(如战争)的人类通常表现出慢性低度炎症,心血管疾病和其他与年龄相关的疾病的发生率升高。对于某些类型的创伤应激,科学家们已经看到了细胞中分子变化的迹象,这些变化反映了加速衰老。但没有人能够在自然灾害的背景下记录下这种变化。
这些研究人员可以获得一种罕见的资源:在灾难发生前从小岛猴子身上采集的血液样本。作为一项长期研究其基因如何与社会环境相互作用的一部分,这些动物每年都会抽血。因此,研究小组能够比较飓风前采集的435只恒河猴的血液与飓风一年后采集的108只动物的血液。“你通常不会有经历可怕事件的人类的前后样本,”加州大学洛杉矶分校的行为生态学家丹尼尔·布卢姆斯坦说,他没有参与这项研究。来自这些猴子的信息“确实提供了一个机会,他们也真正挖掘了它。”
具体而言,研究人员观察了猴子的免疫细胞,已知这些细胞会随着年龄的增长而发生特征性变化,从而导致慢性疾病。身体的应激反应也会影响免疫系统。因此,人们认为压力性经历会通过免疫系统“深入皮肤”,导致慢性疾病,沃托维奇说。
研究人员发现,经历过飓风的猴子平均表现出一种基因表达模式,其免疫细胞类似于飓风前采样的年长两岁的猴子。“平均而言,猴子的生物年龄增长了大约两年,这相当于人类生命的八年左右,这相当可怕,”普拉特说。
这场风暴似乎对其所谓的热休克蛋白产生了最大的影响,热休克蛋白是一类在应激反应中产生的蛋白质,有助于其他蛋白质的正确折叠。飓风过后从猴子身上采集的血液样本显示,这些蛋白质的基因表达减少,这种模式也发生在衰老过程中。研究人员在论文中报告说,人类热休克蛋白基因表达的减少可能会增加患疾病的风险,例如阿尔茨海默病,蛋白质的错误折叠与该疾病有关。
受风暴压力的猴子也显示出炎症性免疫细胞数量增加的迹象,以及抑制炎症的细胞相对减少——研究人员也在老年动物身上看到了这种转变。亚利桑那州立大学的进化生物学家、该研究的资深作者诺亚·斯奈德-马克勒说,炎症的增加可能导致或加剧许多与衰老相关的慢性疾病。
这项工作可能会为解释自然灾害对疾病和寿命的影响的机制提供线索。“如果我们能够证明存在这些分子变化,那么它将使我们能够确定哪些可能是影响年龄相关疾病发生和发展的潜在因素,”斯奈德-马克勒说。
哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院的流行病学家丹尼尔·贝尔斯基说,分子结果具有启发性,但并非决定性的,他没有参与这项研究。“没有生物衰老的金标准衡量标准,”他说。但贝尔斯基补充说,总而言之,这些数据表明动物对飓风做出了衰老反应。
专家表示,这个想法具有重要的公共卫生意义。“由于我们预计在未来一个世纪会看到更多与气候变化相关的灾难,量化暴露于灾难的健康成本将使我们能够更好地估计这些灾难对我们社会造成的损失,并可能主动干预,”杜克大学的进化人类学家珍妮·董说,她没有参与这项研究。贝尔斯基补充说,这种损失可能包括寿命缩短和残疾时间延长。
并非每只经历过风暴的猴子都表现出加速衰老的迹象——因此斯奈德-马克勒和他分布广泛的同事们正在调查是什么原因导致了一些猴子的复原力。一个假设是强大或众多的社会关系。2021年,一个包括普拉特、斯奈德-马克勒和沃托维奇在内的研究团队报告称,在风暴过后,猕猴伸出援手并形成了更多的社会联系,这很可能是一种应对策略。社会支持是社会性物种对抗压力的已知保护因素。研究人员现在想知道社会关系是否与猕猴的免疫系统复原力相关。
董说的另一个问题是研究人员看到的分子变化的潜在长期后果。“暴露于飓风的动物实际上会比预期寿命更短吗?”她问道。