1979年4月2日,一股神秘的粉末从莫斯科以东约1400公里处的一个苏联军事营地上方25米高的烟囱中无形地飘散到空气中。在接下来的几周里,周边中亚城市斯维尔德洛夫斯克(现称叶卡捷琳堡)至少有80名居民生病,起初看起来像是流感。然而,几天后,他们出现了严重的内出血以及其他问题,其中68人或更多人死亡。
当时,基地内部的一些人,即19号院区,知道发生了什么:缺失的空气过滤器导致未知数量的细菌孢子从位于该地点内的秘密军事研究和生产设施中释放出来。这些孢子来自一种被称为炭疽杆菌的细菌菌株,这种细菌会引起被称为炭疽病的疾病,并且天然存在于世界许多地区。但是,这些特殊的孢子经过研磨,尺寸恰到好处,因此可以很容易地被人或动物吸入肺部,从而造成最大的损害和最多的死亡。
一旦进入体内,孢子就会萌发,恢复其原有的杆状外观。然后它们开始繁殖,在血液中扩散并攻击各种组织。事实上,吸入性炭疽病通常会在几天内致命,除非患者及时接受适当的抗生素治疗。然而,苏联军方没有向任何人透露疫情的性质,包括当地卫生部门,如果他们了解自己面临的情况,他们本可以挽救更多生命。
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尽管克格勃竭力保守事件秘密,但事故的消息最终在1979年秋季泄露到外界,震惊了西方情报分析家和其他人。他们完全没有发现任何线索表明苏联正在制造生物武器材料——这一行动直接违反了一项禁止其开发、生产、储存或使用的条约。包括苏联和美国在内的100多个国家于1972年签署了该条约,通常被称为《生物武器公约》。即便如此,美国还是拒绝根据协议条款对苏联提出正式申诉。
由于基因工程革命在20世纪70年代已经在其他几个国家开始,西方情报分析家当时推测,苏联研究人员可能在斯维尔德洛夫斯克改造了炭疽杆菌,使其比正常情况下更致命。花了37年才推翻这种错误的假设。唯一的增强是添加了一些化学物质和其他改进,使孢子更容易扩散。
苏联方面最终承认,在斯维尔德洛夫斯克及其周边地区,一些人死于炭疽病,但否认发生了任何异常情况。他们说,悲剧的真正原因是胃肠道炭疽病,这是由屠宰和食用感染了天然孢子的动物引起的——这一说法后来在国际专家能够检查当地病理学家保存的尸检样本后被驳斥。
最终,在1992年,时任俄罗斯总统鲍里斯·叶利钦承认,前苏联实际上建立并维持了一个大型计划,用于研究和制造生物武器制剂。尽管他说他已下令立即停止该计划,但此后解密的文件表明,俄罗斯军方只是对文职领导层隐瞒了该计划的剩余部分。无论如何,在弗拉基米尔·普京于1999年被任命为总统后,官方政策再次发生变化。新领导层坚称,苏联和随后的俄罗斯政府从未开展过进攻性生物武器计划。无论发生过或继续发生的任何研究都纯粹是为了防御目的——为了防御攻击而不是发起攻击——这是生物武器条约允许的活动。
今天,随着新崛起的俄罗斯在全球舞台上展示其力量,很久以前斯维尔德洛夫斯克事件的教训变得越来越重要,需要我们理解和认识。我们和其他人在过去几十年中进行的进一步调查表明,对于一个具有一定生物工业能力的国家(或恐怖组织)来说,建立或隐藏生物武器计划并非难事。然而,美国在20世纪70年代初解散了自己的生物武器计划,但仍在确保其他国家也这样做方面裹足不前。
致命的孢子
在自然条件下,炭疽病历来更多的是牧民、羊毛分拣工和制革工的问题。但19世纪的研究人员发现引起这种疾病的细菌后不久,军事战略家意识到这种病原体可以用来制造极其致命的新型武器。
19世纪后期,德国科学家罗伯特·科赫(因其对病原体的工作而常被称为细菌学之父)是第一个根据他在他的公寓实验室进行的实验证明特定细菌(炭疽杆菌)引起特定疾病(炭疽病)的人。几年后,法国研究员路易斯·巴斯德(细菌理论之父)开发出了一种有效的疫苗。
科赫表明,当细菌发现自己处于有利于快速生长的环境中时——例如动物体内潮湿、营养丰富的内部——它们会呈现长长的杆状。然而,在干旱条件下,微生物会产生坚硬、几乎坚不可摧的孢子,这些孢子可以长期休眠。当科赫将这些孢子注射到健康的小鼠体内时,它们又变回了杆菌,引发疾病并杀死动物。
早期识别和治疗炭疽病是生存的关键。未经治疗的感染的死亡率取决于细菌最初潜入体内的位置:即使吸入少量孢子到肺部,如果没有适当的药物治疗也可能是致命的。未经治疗的皮肤感染的死亡率约为10%,胃肠道炭疽病的死亡率尚不清楚,但据认为在25%至60%之间。
对于非常规战争的优势是显而易见的。引起炭疽病的孢子干燥并冷藏后,可以存活多年,从而可以在大规模工业化生产和储存材料,远在战场上用于对付士兵之前。此外,任何播种了孢子的土壤都会被污染数十年,严重阻碍敌人受影响地区饲养牛、羊或其他牲畜的能力。
吸入性炭疽病还提供了一个额外的优势——对于任何想要在平民人口中散布恐怖和死亡的人来说——最初很容易被误诊。最初的症状通常很轻微,发烧、疲劳和肌肉酸痛让人联想到流感或肺炎。几天后,受感染的患者突然出现呼吸急促,嘴唇发紫,液体开始积聚在胸腔中,此时死亡通常是不可避免的。尸检显示肺部附近淋巴结和大脑周围组织中出现特征性的内出血模式。
事故
没有外国人被允许进入19号院区的大门——更不用说位于院区内的微生物科学研究所了,事故就发生在那里。然而,在过去的几十年里,特别是在1991年苏联解体之后,我们和其他人已经拼凑出了事故的时间线。我们对在斯维尔德洛夫斯克市工作或与研究所内部人士共事的科学家、医生和技术人员进行了多次采访。以下许多事实已由我们以及苏联叛逃者先前发表。

致命的微生物:在琼脂培养皿中生长的炭疽杆菌菌落。图片来源:Scott Camazine 科学来源
根据这些信息,我们认为苏联的生物武器计划始于1928年。在20世纪80年代后期达到顶峰时,它雇用了大约6万人。炭疽杆菌很快成为该计划中最重要的病原体之一。研究表明,它可以很容易地被“武器化”,这意味着它可以以稳定的方式生产,从而可以广泛传播。
当1949年在斯维尔德洛夫斯克附近一所旧步兵学校的旧址上首次建立军事实验室时,该设施完全在市区以外。然而,15年后,这座城市已经发展并蔓延到这个秘密设施周围。尽管靠近平民人口,国防部还是在20世纪60年代决定升级该设施,以便它可以生产数吨炭疽杆菌孢子,以推动强大的生物武器计划。(我们现在知道,类似的生产设施——后来被拆除——在20世纪50年代中期已在美国阿肯色州建立。)
苏联人在斯维尔德洛夫斯克的一栋四层楼的建筑中配备了用于培养炭疽杆菌的发酵罐和干燥设备,以迫使细菌产生孢子——对于任何致力于生产活生物体的工业设施来说,这都是相当标准的步骤。真正的创新在于接下来的几个阶段。某些化学物质(我们仍然不知道是哪些)被添加到孢子中,以防止它们结块,使其过大而无法吸入肺部的气腔。然后将所得配方再次干燥并研磨成细粉,能够深入肺部。最终,成品被储存在不锈钢罐中。
不可避免地,所有这些干燥和研磨都会导致致命的孢子在整个建筑物中扩散。工人们穿着笨重的防护服以保护自己,但设施内部的空气也必须经过洗涤才能排放到外部世界。解决方案相当简单。例如,每个干燥机的受污染废气流都通过一系列过滤器输送,以去除大颗粒,例如普通灰尘,和小颗粒,例如炭疽孢子。
在1979年4月2日的某个时候,当干燥机关闭时,生产部门的白班人员拆除了两个过滤器,以检查它们的工作效果。这个班组后来声称,它已通知运营中心,在更换过滤器之前,不得使用该特定干燥机。但由于某种原因,夜班人员没有收到消息,班组成员在轮班开始时启动了通常的制造和干燥循环。由于系列中的一些过滤器缺失,另一个过滤器被堵塞并爆裂,导致空气处理系统中的气压突然升高。一名工人立即注意到这一变化,夜班的30或40名成员赶紧关闭系统。但生产过程很复杂,无法立即停止;它花了三个小时才逐渐停止——在这三个小时里,数量不明的孢子不受阻碍地从烟囱中喷出。
夜班人员意识到发生了什么事后,其负责人将事故告知了19号院区的指挥官V. V. 米哈伊洛夫将军。他通知了莫斯科国防部总部,并被告知保持沉默。事后,克格勃没收了所有受害者的医疗记录和尸检报告。
尽管没有人知道事故期间有多少孢子从19号院区泄漏出来,但一些专家后来估计,涉及约0.5至1公斤的受污染物质(含有几毫克至约1克孢子)。假设孢子完全可行且广泛传播,它们可能使斯维尔德洛夫斯克数十万毫无戒心的人口(当时约为120万)生病。幸运的是,盛行风向远离城市中心,吹向人口较为稀少的社区。
后果
我们逐渐更多地了解了导致斯维尔德洛夫斯克悲剧的特定炭疽杆菌菌株的潜在生物学特性。例如,在20世纪90年代,哈佛大学研究员马修·梅塞尔森带领一个专家团队前往斯维尔德洛夫斯克进行了两次不同的医疗和流行病学调查。
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图片来源:Tami Tolpa
生物技术的进步也使研究人员能够更全面地分析俄罗斯医生在20世纪90年代更合作时期与国际团队分享的尸检样本。
我们中的一位(沃克)陪同梅塞尔森进行了第一次旅行,并会见了当地病理学家,以更好地了解该事件。后来,他们中的一位列夫·格林伯格将受害者的尸检样本(安全地固定在福尔马林中并包埋在石蜡中)带到美国进行进一步研究。我们中的另一位(基姆)与当时在洛斯阿拉莫斯国家实验室的保罗·杰克逊合作,从样本中提取DNA,证实患者死于炭疽病。其他科学家的后续研究揭示了斯维尔德洛夫斯克菌株的独特遗传特征,也称为炭疽杆菌836。
有了这种分子指纹,科学家现在可以在全球范围内追踪该菌株。至关重要的是,2001年,研究人员(包括基姆)确定,美国炭疽病信件攻击事件(造成5人死亡)未使用斯维尔德洛夫斯克菌株。但是,仍然只知道事故基因组的一小部分,并且仍然存在许多问题。
最后,在2015年,技术已经发展到基姆和其他人能够重建两名斯维尔德洛夫斯克炭疽病受害者尸检样本中炭疽杆菌的完整基因序列的程度。两种细菌样本都被证明彼此相同,并且与炭疽杆菌836相同;2016年发表的基因分析表明,该菌株是著名的“泛欧亚”组的成员。此外,作者没有发现任何基因工程证据可以增强毒力、抵抗抗生素或破坏疫苗保护。换句话说,苏联军事科学家发现并开发了一种非常合适的细菌,这种细菌在其自然状态下已经足够致命,可以用作武器。
我们从斯维尔德洛夫斯克事件中学到的一切也令人清醒地提醒我们,最大限度减少炭疽病袭击伤亡的最佳方法是在孢子扩散之前采取行动。尽管美国政府在生物防御研究上花费了数十亿美元,但仍在努力协调和优先安排其在具有不同任务和目标的多个机构之间的活动。美国唯一可用的疫苗,测试表明可以预防暴露于炭疽杆菌后的疾病,需要几个月内多次注射,然后定期加强注射。
没有人知道前苏联生产的炭疽杆菌是否仍然存在。根据美国、乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦之间的协议,许多吨含有孢子的物质被惰性化,一些生产设施在20世纪90年代在前苏联共和国转为民用——并在国际科学家的密切关注下进行。但是,没有外国团体被允许访问,更不用说检查俄罗斯国防部或五个民用“抗鼠疫”研究所了,这些研究所曾在研究和生产生物武器制剂方面发挥了作用。
自2003年以来,美国国务院发布了九份军备控制报告,所有报告都包含俄罗斯可能支持违反1972年生物武器条约的活动的声明。报告没有提供任何细节来支持这些指控(据推测,这些信息是机密的)。但是,有很多已知的原因令人担忧。其中,公开的卫星照片显示,19号院区内的某些建筑物已用新设备进行了升级,这些设备似乎是通风装置,并且增加了新建筑物。此外,普京在2012年在一份俄罗斯报纸上撰文称,“基于新原理(射线、地球物理、波、基因、精神物理和其他技术)的武器系统”很可能在未来出现;国防部长后来宣称他的部门正在这些目标上取得进展。最后,在相关的举动中,普京允许美国和俄罗斯之间一项近25年的积极拆除其部分核武器储备的伙伴关系在2015年失效。
尽管存在这些令人担忧的公开信号(以及西方政府拥有的任何绝密信息),但据可辨别,最近几届政府并未就可能违反生物武器条约的行为与俄罗斯政府对质。现任政府似乎也不太可能这样做。然而,美国政府的不作为可能实际上是在向俄罗斯发出绿灯,允许其开发先进的生物武器,而其他国家将无法做好防御准备。