曲久輝:疫情與生態環境變化相關性的事件回顧和研究展望

歷史上很早就有生態破壞或水污染導致嚴重疫情的案例:草原過度開墾導致鼠疫爆發;犰狳的捕殺導致麻風桿菌在全世界傳播,進而導致麻風病爆發;水污染導致倫敦遭遇四次霍亂。這些案例均指向一個事實:一些重大疫情的發生和生態環境變化存在著某種必然的聯系。

針對本次新冠肺炎疫情與生態環境變化相關性,主流觀點認為,起因是生態破壞,即生態破壞導致動物棲息地受到干擾,進而導致病毒宿主的行為異常,之后將病毒傳染給其他中間宿主,中間宿主又把病毒傳染給人類。代表性觀點有倫敦動物學會野生動物流行病學教授安德魯·坎寧安提出的“人畜共疫外溢”觀點和英國倫敦大學學院生態與生物多樣性研究教授凱特·瓊斯類似“人畜共疫外溢”觀點。但是這些觀點都是推測和猜測,病毒的跨屏障傳輸與生態環境變化之間的關系仍缺乏科學論據和和科學實證。


重要問題1:如何準確識別環境介質中病毒及其變化?
核心是建立介水病原微生物檢測與定性識別方法體系,主要包括:環境介質中典型病毒的準確、快速和安全的檢測方法,環境介質中病毒的存活及其感染性的識別方法,病毒在環境傳播的多介質、多維度和多過程的綜合表達方法,等等。病毒研究仍在起步階段,可培養的介水病原微生物占比不足1%,需要新的指示病毒,以監測水環境生物安全。如Nature報道:污水中病毒監測可以評估病毒的擴散范圍,并可預警疫情的反復,以指導及時防控。
重要問題2:如何精準識別污染介質中病毒與共存污染物的交互作用?
核心是探索病毒在水環境及多介質中的傳輸與反應,主要包括:病毒在不同環境介質中的進化、存活與變異過程與機理,不同病毒在環境介質間的傳播、轉移與轉化過程與機理,環境介質中病毒與共存污染物的交互作用過程與機理,典型病毒與共存污染物共暴露的生態響應過程與機理,等等。
2. 溯源:生態環境變化與病毒的關系
重要問題1:生態破壞影響病毒的進化與傳播?
即假設:自然災害或人類活動會產生脅迫,從而導致生態環境的變化、動物棲息地或者生境的破壞,隨之動物的行為就會發生改變,進而做出應急響應,或者是受脅迫的適應,最后攜帶病毒實現了屏障跨越,并通過不同的渠道傳染給人類。
重要問題2:環境污染與病毒的進化與傳播有什么關系?
即假設:環境污染同時具有生態破壞效應,并且對動物產生影響,動物在污染物和生態破壞的協同作用下,會做出應急響應:一個是生態作為主導因素,另一個是環境污染作為主導因素,這樣兩個因素或者這兩方面主導的關系怎么研究?于是曲院士團隊提出了一個從起點到終點的十步方案,并畫出了一張看似很完美的思路圖:希望從海鮮市場找到DNA或者RNA,通過測序看看這里有什么動物、這些動物從哪來的、這些動物又和其他什么動物接觸、生活在什么樣的棲息地里、這些棲息地發生了什么變化、變化的原因是什么、是不是人類導致的,……,這樣非常完美的研究鏈條,但是由于拿不到海鮮市場的數據,第一步就卡住了,所以到目前為止仍然沒法繼續。

這方面的重要問題是保障環境生物安全性的原理和方法,即考慮病原微生物影響的環境與生態安全保障原理,主要包括:水、氣、土、固等環境多介質中病毒轉移與交互影響的控制方法,不同環境介質中病毒的高效滅活機制和關鍵技術,病毒及其控制過程的次生風險調控,……等等。Nature也報道:隨著疫情防控措施的施行,如封城、停工、停學等,使部分建筑中水長時間停滯,有利于條件致病菌繁殖,因此在復工復產復學時,應評估水質的生物安全性。
最后一個問題,當前有不足1%的微生物可以培養,意味著超過85%的微生物不為我們所知。自1940年檢測、分離出腸道病毒以后,至今已有140多種,而病毒研究仍在起步階段,只有1%的病毒可以檢測、培養,大量病毒不為人類所知。這個世界上到底有多少病原微生物、有多少病原微生物感染或者影響人類,人們現在仍然一無所知,因此,曲院士認為對環境病原微生物的調查研究是極為重要的,現在國際上也在做介水病原微生物的圖庫,試圖通過這樣的調查來實現對全球病原微生物的研究。

來源:城科會水環境與水生態分會