本文最初发表于Knowable Magazine。
早在 21 世纪初，裂谷热在美国还是一种鲜为人知的真菌疾病，每年报告病例不到 3,000 例，主要集中在加利福尼亚州和亚利桑那州。二十年后，裂谷热病例呈爆炸式增长，增加了七倍多，并蔓延到其他州。
裂谷热并非个例。真菌疾病普遍出现在前所未见的地方，而曾经无害或危害轻微的真菌正在对人类致命。科学家们表示，导致这种情况恶化的一个可能原因是气候变化。温度和降雨模式的变化正在扩大致病真菌的分布范围；气候引发的灾难可以帮助真菌传播并感染更多人；气温升高为真菌进化成更危险的疾病媒介创造了机会。
长期以来，真菌一直是一类被忽视的病原体。到 21 世纪初，研究人员已经警告说，气候变化将使霍乱、登革热和疟疾等细菌、病毒和寄生虫引起的传染病更加普遍。“但人们根本没有关注真菌，”约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院的微生物学家兼免疫学家 Arturo Casadevall 说。这是因为，直到最近，真菌对人类的困扰还不大。
我们体温高是造成这种情况的一个解释。许多真菌在 12 至 30 摄氏度（约 54 至 86 华氏度）的温度下生长最好。因此，尽管它们很容易感染树木、农作物、两栖动物、鱼类、爬行动物和昆虫——这些生物的体内温度不恒定——但真菌通常不会在哺乳动物温暖的体内茁壮成长，Casadevall 在 2022 年《免疫学年鉴》关于侵袭性真菌疾病的免疫力的概述中写道。在少数感染人类的真菌中，一些危险的真菌，如隐球菌属 (Cryptococcus)、曲霉属 (Aspergillus) 和青霉属 (Penicillium) 的一些菌种，历史上比在寒冷地区更常在热带和亚热带地区报告。这也表明气候可能限制了它们的传播范围。
迁徙的真菌
然而，今天，全球变暖的气候可能正在帮助一些真菌病原体传播到新的地区。以裂谷热为例。这种疾病会导致吸入小球孢子菌 (Coccidioides) 微小孢子的人出现类似流感的症状。根据新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的地球系统科学家 Morgan Gorris 的一项最新研究，有利于裂谷热的气候条件如今可能存在于美国 12 个州的 217 个县。
但当 Gorris 模拟了未来真菌可能生活的地区时，结果令人担忧。到 2100 年，在温室气体排放持续不受控制的情况下，气温上升将允许小球孢子菌向北蔓延到 17 个州的 476 个县。Gorris 表示，曾经被认为主要局限于美国西南部的一种疾病，可能因气候变化而扩散到美加边境。她补充说，这是一个真正的“惊人时刻”，因为它将使数百万人面临风险。
其他一些人类真菌疾病也正在扩散，例如组织胞浆菌病和芽生菌病。与裂谷热一样，这两种疾病都越来越多地出现在其历史分布范围之外。
在其他物种的真菌病原体中也出现了类似的分布范围扩展。例如，导致数百种两栖动物数量减少的壶菌，在 17 至 25 摄氏度（63 至 77 华氏度）的环境温度下生长良好。但由于气温上升使以前寒冷的地区变得对壶菌更受欢迎，这种真菌在高海拔和高纬度地区正成为日益严重的问题。同样，在欧洲和北美地区已严重破坏某些白松物种的白松疱疹锈病，正在向以前条件不利的高海拔地区蔓延。这使更多的松树林面临风险。变化的气候条件也在帮助传播作物真菌病原体，例如感染香蕉、土豆和小麦的病原体，进入新的地区。
变暖的气候还会改变干旱和强降雨的周期，这可能增加人类真菌疾病的风险。一项针对 2000 年至 2020 年加州 81,000 多例裂谷热病例的研究发现，感染倾向于在长期干旱后的两年内激增。科学家们尚未完全理解为何会发生这种情况。但一种假说认为，小球孢子菌比其微生物竞争对手在长期干旱中存活得更好，一旦降雨恢复就迅速生长，并在土壤再次干燥时将孢子释放到空气中。Gorris 说：“因此，气候不仅会影响它的分布，还会影响每年的病例数。”
通过引发更强烈、更频繁的风暴和火灾，气候变化还可以帮助真菌孢子传播得更远。医生们观察到，在发生沙尘暴或其他扬起尘埃的事件后，出现了异常大范围的裂谷热疫情。同样，研究人员发现在距离 200 英里以外发生大型野火后，加州医院的裂谷热感染病例激增。科学家们在其他物种中也看到了这种现象：非洲的沙尘暴被认为将一种杀死珊瑚的土壤真菌带到了加勒比海。
研究人员现在正在对沙尘暴和野火中的空气进行采样，以确定这些事件是否能够真正携带存活的、致病性的真菌进行长距离传播，并将它们带到人类身上引起感染。达特茅斯学院的真菌生态学家 Bala Chaudhary 认为，理解这种传播方式对于弄清疾病如何传播至关重要。他也是 2022 年《生态学、进化论和系统学年鉴》关于真菌传播的概述的合著者。但前路漫漫：科学家们仍然没有回答一些基本问题，例如各种致病真菌生活在环境的何处，以及将真菌孢子从土壤中释放并长距离运输到新地方定居的确切触发因素。
进化耐热性
帮助现有真菌疾病传播到新地方并不是气候变化的唯一影响。气温升高还可以帮助以前无害的真菌进化出耐热性并变得更致命。研究人员很早就知道真菌具有这种能力。例如，在 2009 年，研究人员表明，一种真菌——在这种情况下是一种感染数百种害虫的病原体——在短短四个月内就能进化出在 37 摄氏度下生长，比其先前的最高耐温极限高出五度。最近，研究人员在实验室中分别在 37 摄氏度（类似于人体体温）和 30 摄氏度下培养了一种危险的人类病原体——新型隐球菌 (Cryptococcus deneoformans)。与较低温度相比，较高温度会触发真菌 DNA 中突变数量的五倍增加。研究人员推测，全球气温上升可能因此帮助一些真菌快速适应，增加其感染人类的能力。
现实世界中也有实例。2000 年以前，毁灭小麦作物的条锈病菌主要局限于世界凉爽湿润的地区。但自 2000 年以来，该真菌的某些菌株已经更好地适应了较高的温度。这些更强壮的菌株一直在取代旧菌株并传播到新的地区。
Casadevall 表示，这令人担忧，尤其是随着炎热天数和热浪变得越来越频繁和强烈。“微生物真的有两个选择：适应或死亡，”他说。“它们大多数都有一定的适应能力。”随着气候变化增加了炎热天数的数量，进化将更强烈地选择耐热真菌。
随着环境中的真菌适应耐热性，其中一些甚至可能能够突破人类的体温屏障。
这可能已经发生。2009 年，日本医生从一名 70 岁女性的耳道分泌物中分离出一种未知的真菌。这种新发现的医学真菌被命名为耳念珠菌 (Candida auris)，很快传播到世界各地的医院，给已经生病患者造成了危及生命的血液感染。世界卫生组织现在将耳念珠菌列为其最危险的真菌病原体类别之一，部分原因是该真菌对常用抗真菌药物的抵抗力越来越强。
印度 Postgraduate Institute of Medical Education and Research 的医学真菌学家 Arunaloke Chakrabarti 说：“在印度，这简直是一场噩梦。”Chakrabarti 表示，当十多年前印度首次报告耳念珠菌时，它在威胁患者的念珠菌种类列表中排名靠后，但现在，它是念珠菌感染的主要原因。在美国，病例从 2013 年至 2016 年的 63 例急剧上升到 2022 年的 2,300 多例。
耳念珠菌是如何突然出现的？这种真菌同时出现在三个不同的洲。每个大陆的真菌版本在基因上都有差异，这表明它在每个大陆都是独立出现的。“不是有人坐飞机把它带过来的，”Casadevall 说。“这些分离株没有关联。”
由于所有大陆都受到气候变化的影响，Casadevall 和他的同事认为人类引起的全球变暖可能起到了作用。他们认为，耳念珠菌可能一直存在于环境的某个地方——可能是在湿地中，研究人员曾在那里分离出其他致病性念珠菌物种。他们在 2019 年论述，气候变化可能反复使真菌暴露在更热的条件下，从而使某些菌株的耐热性足以感染人类。
随后，来自印度和加拿大的科学家首次在自然界中发现了耳念珠菌，地点是在孟加拉湾的安达曼群岛。这种“野生”的耳念珠菌在人体体温下的生长速度比医院中的菌株慢得多。“在我看来，这表明这种东西遍布环境，而且一些分离株的适应速度比其他菌株快，”Casadevall 说。
Chakrabarti 表示，与耳念珠菌起源的其他解释一样，Casadevall 的解释也只是一个假设，仍需证实。
Casadevall 说，一种验证气候变化联系的方法是审查旧的土壤样本，看看它们是否含有耳念珠菌。如果旧菌株在较高温度下生长不佳，但随着时间的推移开始生长，这将是它们正在适应高温的有力证据。
无论如何，Casadevall 说，气温升高可能带来新的真菌病原体感染人类的可能性需要认真对待——尤其是如果目前感染昆虫和植物物种的耐药真菌能够适应在人体体温下生长。“那时我们就会遇到我们以前从未遇到过的生物，比如耳念珠菌。”
医生们已经在人类身上遇到了新型真菌感染，例如出现在主要是艾滋病病毒感染患者中的五种新发现的拟态孢子菌 (Emergomyces) 属物种，以及印度一名植物真菌学家感染了一种感染玫瑰科植物的真菌——紫孢炭疽菌 (Chondrostereum purpureum) 的首例记录。尽管这些新兴疾病尚未直接与气候变化联系起来，但它们凸显了真菌疾病的威胁。对 Casadevall 而言，信息很明确：是时候引起更多关注了。
编辑注意：本文于 2023 年 9 月 27 日更新，以纠正对疟疾的错误描述。疟疾是由寄生虫引起的，而不是如最初所述的病毒或细菌。
10.1146/knowable-092623-2
Shreya Dasgupta 是一名独立的科学记者，常驻印度班加罗尔。
本文最初发表于Knowable Magazine，这是来自 Annual Reviews 的一项独立新闻报道。注册新闻通讯。
