海啸可能在太平洋西北地区引发真菌爆发

一个大胆的假设可以解释多种真菌令人费解的存在

新型隐球菌的艺术家渲染图。

1964年3月27日,阿拉斯加大地震持续了4分38秒。它可能引发的爆发在35年后才发生。

2013年,我在《大众科学》上写道,一种名为新型隐球菌的亚热带真菌于1999年意外地出现在太平洋西北地区数百名人类、宠物和鼠海豚的肺部。虽然罕见,但它可能从像在树林中散步这样简单的事情中感染,并可能对原本健康的人造成致命的后果。

关于新型隐球菌故事最令人惊讶和困惑的转折之一是,看似一次爆发实际上至少是两次,甚至可能是三次。大约在1999年,温哥华岛出现了两种不相关的新型隐球菌菌株,而第三种菌株在六年后的俄勒冈州威拉米特山谷出现。今天我们知道这三种菌株差异很大,它们可能是不同的物种。当时,专家们对所有这些菌株的起源感到困惑。


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提出了许多想法,包括风、海洋、动物、桉树、轮胎、板条箱或网球鞋的偶然引入。大多数科学家都认为,这些真菌似乎在几十年前就已进入太平洋西北地区,而随后的某种干扰——也许是气候变化——引发了感染的爆发。

现在,弗拉格斯塔夫转化基因组学研究所和约翰·霍普金斯大学的传染病科学家大卫·恩格尔塔勒和阿图罗·卡萨德瓦尔(我在2013年的报道中采访了卡萨德瓦尔)提出了一个令人惊讶的假设:真菌不仅搭乘轮船从南美洲来到太平洋西北地区,而且还借助海啸冲上了陆地。如果是这样,为什么感染不会在35年后才袭击哺乳动物呢?

这对科学家在去年发表于mBio杂志的论文中描述了他们的假设,他们将一个间接证据的案例拼接在一起。对所有三种真菌的DNA分析表明,它们在大约70到90年前抵达太平洋西北地区时经历了爆发式的进化,暗示它们具有共同的起源。

恩格尔塔勒和卡萨德瓦尔认为,这种起源的一个候选者是1914年巴拿马运河的开通。空货轮将水泵入船体作为稳定压舱物。这些水——以及任何搭便车的生物——通常会在下一个港口被倾倒。隐球菌属可以在海水中生存,而新型隐球菌至少可以存活一年。通过新运河的大量运输可能反复将新型隐球菌从巴西等地带到西雅图、波特兰和温哥华附近的水域。

如果是这样,真菌仍然需要上岸。他们说,1964年的地震——引发了一场巨大的海啸,甚至在加利福尼亚州南部的海滩上也造成了人员死亡——似乎可能完成了这项工作。

自然灾害是众所周知的媒介。2011年密苏里州乔普林龙卷风之后,爆发了一系列真菌性肺部感染,正如我在这里记录的那样。1994年加利福尼亚州北岭地震引发了一次小规模的谷热爆发,谷热是另一种吸入性真菌疾病。被海啸波浪冲击的人可能会患上侵袭性皮肤和肺部感染,这种情况被称为“海啸肺”,2004年印度洋海啸和2011年日本海啸后都发生了这种由海水泛滥引起的水传播感染。2004年海啸的一位幸存者甚至感染了新型隐球菌

但是,自然灾害是否可以将病原体引入一个新的地方,从而在几十年后导致新疾病的爆发?

这对科学家认为,有几条证据表明是这样的。太平洋西北地区新型隐球菌污染最严重的森林和土壤是那些受海啸影响最严重的地区:地势低洼且靠近海洋。一个例外是温哥华岛内陆的阿尔伯尼港地区,但该地区也受到了海啸的重创。一股巨浪沿着一条海湾向上游移动,水位高达26英尺,冲走了55所房屋。今天,尽管该镇离海岸相对较远,但仍能在那里大量发现这种真菌。

遗传数据还揭示了世纪中期第二次爆发式的进化,随后是另一个稳定时期。在海上漂流数十年后,新近被困的真菌可能被迫迅速进化,以在一个不仅与海洋截然不同,而且与它们最初的家园也不同的地方生存。野生变形虫——无定形的单细胞微生物——捕食新型隐球菌。学会智胜它们在北美的新捕食者可能需要几十年时间。这也可能无意中训练了真菌躲避被称为巨噬细胞的类似变形虫的免疫细胞,这些细胞在我们的身体中游走,做着基本相同的事情。恩格尔塔勒和卡萨德瓦尔认为,这段学习期可以解释海啸和爆发之间长达数十年的延迟。

太平洋西北地区已知的最早的新型隐球菌病例发生在1971年的西雅图。关于这个病例的其他情况一无所知,但海啸假说将有助于解释这个异常值,因为真菌在那时已经上岸好几年了。1971年至1999年之间可能发生过其他零星的感染,只是没有被检测到,因为隐球菌可以在宿主体内休眠。

最后,也许最重要的是,这个假设将有助于解释太平洋西北地区显然不相关的新型隐球菌的混合存在及其不同的出现时间。如果由于多年的航运,几种菌株已经在海洋中建立起来,那么海啸可能同时将它们冲到数百英里海岸的岸边。当然,推论是,我们可能会有更多的“惊喜”在等待着我们,其中一些甚至可能更有效地攻击哺乳动物。进一步的环境测试,无论是在太平洋西北地区还是在未受海啸影响的港口和附近陆地,都有助于支持或驳斥他们的假设,并且相对容易做到,他们认为。

mBio论文发表于2019年10月,但它对随后的事件具有影响。恩格尔塔勒和卡萨德瓦尔提出,太平洋西北地区新型隐球菌的爆发可能是一个“黑天鹅”:一个无法预测的极端后果事件。事实上,很可能许多甚至大多数爆发都无法预测。

许多科学家认为,鉴于当时的条件,2014年西非埃博拉疫情的爆发可能是不可避免的,但实际原因是成群的患病候鸟与在空心树中玩耍的儿童的偶然相遇。没有人预测流感大流行会在墨西哥爆发,但那在2009年发生了。同样出乎意料和无法预测的是艾滋病毒、SARS-CoV-1和MERS冠状病毒、尼帕亨德拉病毒以及美国猴痘病毒的出现;寨卡病毒突然变得严重的产前影响以及近期疑似由以前良性的肠道病毒D68引起的儿童类脊髓灰质炎样袭击也是出乎意料的,新型隐球菌在温带地区的出现也是如此。我们目前的困境可能是自1918年流感大流行以来最大的黑天鹅事件,而1918年流感大流行本身可能意外地起源于堪萨斯州

大量的资金、计算能力和调查资源已被投入到预测新疾病爆发的问题上。这些努力今年彻底失败了。金融哲学家纳西姆·塔勒布(他创造了“黑天鹅”一词)认为,应对此类事件的正确方法不是试图预测它们;而是为它们做好准备。尽管在我看来,探究它们的起源以便我们能够努力避免未来的灾难(取缔并积极起诉野生动物的销售和减少森林砍伐似乎是显而易见且人道的选择)是值得的,但政府应该只是假设大流行和爆发是不可避免的,并采取适当的行动。

我们并非没有昂贵的防御性投资的先例。在加利福尼亚州,城市规划者和工程师知道会发生大地震,但他们并不太担心细节。毕竟,即使在研究了加州地震学和地质学一个世纪或更长时间之后,破坏性的1994年北岭地震发生在一个甚至没有出现在地震地图上的断层上。相反,他们只是相应地进行建设。

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