一项新研究表明，在一片蔚蓝的天空下，靠近蓬松的白云，隐藏着一条显而易见的微生物超级高速公路。根据 9 月 9 日在《美国国家科学院院刊》上发表的研究，活的微小细菌和真菌正在通过海拔约 10,000 英尺的风，在不同地点之间传播超过 1200 英里。
这些发现可能对人类健康以及 耐药基因在全球病原体中的持续传播 产生影响。分析显示，令人意外且不安的是，有相当数量的这些在空中流通的微生物具有潜在致病性，其中一些对多种抗生素具有抗药性。
该研究的首席作者、巴塞罗那全球健康研究所的计算生态学家兼研究教授 Xavier Rodó 表示：“我们本不该发现这样的东西。”他领导着气候与健康团队。他还补充说，这是“在[远超行星边界层]的高度探测到了前所未有的微生物分类群多样性”。
Rodó 和他的同事们通过对日本进行的 10 次不同采样飞行，利用基因分析确定了 266 种真菌和 305 种细菌属，他表示这可能代表了 2000 多个物种。根据他们对气流和其他样本中发现的痕量化合物的评估，研究人员确定这些微生物起源于东北亚的农业地区，并通过大气层传播了约 1200 英里进入日本空域，然后缓慢地向下漂浮到地球表面。许多在高处检测到的微生物也曾在较低处发现，这意味着细菌和真菌正在进入我们周围的环境。
“我们本不该发现这样的东西。”
并非所有微生物都有害，但值得注意的是，在此次收集和识别的生物中，超过三分之一是已知在特定暴露情况下会导致人类疾病的病原体。科学家们还发现，至少一些微生物在艰难的大气旅程中存活下来，并携带着多重耐药性。他们成功培养了几种细菌，在培养皿中生长出菌落。在少数情况下，这些菌落对一种以上的抗菌药物具有抵抗力。
Rodó 强调，这些发现并不证明所有这些迁徙的微生物都在使人生病，也不证明下一次大流行病将从天而降。“人们并没有以非常奇怪的方式到处生病，所以我们必须认为大多数健康的免疫系统能够应对[这种空气中的细菌负荷]。我们并不是说疫情将从遥远的地方播种。”
尽管如此，这项研究表明，微生物的大气传输是值得考虑和关注的——尤其是在理解抗微生物耐药性令人担忧的上升趋势方面。Rodó 说：“很明显，存在这种在遥远距离传播的生物多样性。当然，如果传播的细菌带有耐药基因，那么你现在就有它们被引入一个新的群体，这可能令人担忧。”
此前已有充分证据表明，长距离风力携带的颗粒物会对远离污染源的人们造成麻烦。例如，研究 已将 撒哈拉沙漠的沙尘暴与加勒比地区的哮喘病联系起来。然而，数千英尺高空中的生物群落及其对全球健康的影响却知之甚少。
一些研究表明，同一遥远的撒哈拉沙尘暴与跨大西洋的脑膜炎爆发之间存在 关联。根据一些分析，河谷热（一种由美国西南部常见的真菌引起的疾病）也与沙尘暴 相关。Rodó 和其他人的过往研究表明，神秘的川崎病爆发 可能与风流有关。甚至 植物病原体 也可能搭乘风的长距离旅程。但普遍认为大多数微生物无法进行并存活如此长距离的旅程。本周的研究表明它们可以。
宾夕法尼亚州立大学环境健康与安全工程副教授 Jeremey Gernand（未参与此项新研究）表示：“他们发现那里有大量的物种在以这种方式传播”，这是很新颖的。大气层 10,000 英尺的高度是一个艰苦的地方。那里充满了强烈的太阳辐射、寒冷，并受到大量温度和湿度的变化。“这些细菌和真菌在这一切中都保持着生命，”Gernand 指出。“这真的很令人着迷。”
然而，他呼应了 Rodó 关于解释这对人类感染风险意味着什么的谨慎态度。就病原体而言，剂量很重要。“我们对我们食物或水中的有害细菌会达到多少才会让我们生病，我们已经知道了很多，”Gernand 说。相比之下，“我们对吸入性病原体的情况很少有这种信息，”他补充道。毕竟，我们呼吸的空气绝非无菌，健康的免疫系统通常可以应对个体的入侵者。新的发现尚不清楚每种病原体的传输浓度是多少，Gernand 希望看到后续工作对此进行评估。
该研究的另一个局限性是，它仅在少数几个时间点对一个地方进行了考察。“对于这些接触在其他地方、一年中其他时间的持续性，我们确实没有太多依据，”Gernand 说。然而，根据他自己对颗粒物跨大陆运动的研究，他认为“这种情况可能发生在任何地方”。
在这些细菌云的阴影中，有一线希望：大气层可能成为监测全球健康的另一个场所。新冠疫情表明，早期预警系统（如废水追踪）在确定疾病情况、进行准备和应对方面有多么重要。Rodó 建议，通过更多的研究，空中收集飞行可以成为评估暴露和感染风险的有效方法。
