本文最初发表于 Undark。
当大卫·洛（David Lo）于 2018 年春季首次参观萨尔顿海海岸时，他被这个地方的怪异景象所震惊：满是藤壶壳和被碾碎的鱼骨的海滩；离岸边很远的废弃码头；以及挥之不去的腐烂气味。这位 66 岁的加州大学河滨分校生物医学研究员回忆说，这就像科幻电影中的场景，既熟悉又“有点不寻常”。
但从某种意义上说，它也很宜人。阳光在平静的水面上闪闪发光，巧克力山在远处升起。起初，他说，“所有那些奇怪的部分并没有让你觉得，‘天哪，这东西有毒，很糟糕。’”但他补充说，随着“了解了更多情况”，他的想法已经改变了。
如今，经过近十年的研究，洛（Lo）建议任何访问该湖的人都应佩戴 N95 口罩。环境中的某些东西——水中、陆地、空气，或者三者兼有——似乎正在导致该地区的人们患上一种类似哮喘的呼吸系统疾病。儿童受到的影响尤其严重；在某些地区，超过四分之一的儿童被诊断患有哮喘，是全国儿童哮喘率的四倍多。甚至更多的儿童，无论是否被诊断，都表现出哮喘样症状——在某些地区，超过三分之一的儿童出现类似症状。尽管该地区的居民长期以来一直认为萨尔顿海有毒，但洛（Lo）和加州大学河滨分校的其他研究人员现在才开始聚焦于一个罪魁祸首。而这个罪魁祸首是出乎所有人意料的。
萨尔顿海是加州表面积最大的湖泊，近年来一直在干涸，这是干旱以及科罗拉多河沿岸和帝国谷及科切拉谷的水管理决策的结果，这些地区的农业径流为湖泊提供了水源。随着水位后退，大片曾经被淹没的湖床或干地暴露出来，留下了细小的淤泥，被该地区强劲的风卷起，吹入附近的社区。
科学家们早就知道该地区的尘埃与呼吸系统健康状况不佳之间存在联系。但经过多年的研究，最近的发现提供了令人惊讶的新见解：目前头号嫌疑犯是一种天然存在的毒素，它嵌入在尘埃中。这一发现具有深远的影响——不仅对萨尔顿海，而且对世界其他正在干涸的湖泊系统。
对于加州大学尔湾分校的环境毒理学家迈克尔·克莱因曼（Michael Kleinman）来说，他并未参与洛（Lo）团队的研究，萨尔顿海可能只是未来的一瞥，因为气候变化开始带来新的、意想不到的健康挑战。“我们将看到新事物发生，”他说。“他们可能只是这件事情的‘金丝雀’。”
然而，对于洛（Lo）来说，走向这一刻的旅程漫长而复杂，需要与一个致力于了解这个不断缩小的水体范围的多学科科学家团队进行多年的合作。起初，他与那些感受到环境影响的家庭以及生态学家、化学家和其他研究人员的谈话表明，这是一个需要拼凑起来的庞大谜题：“有很多点需要联系起来。”
所以他开始连接这些点。
在洛（Lo）首次访问该湖之前，加州大学河滨分校医学院的一位同事已经开始将他介绍给该地区的家庭，以讨论他们的健康问题。迄今为止，最常见的疾病是呼吸系统疾病。然而，让洛（Lo）震惊的不仅是该地区疾病的蔓延——而是没有人似乎在积极调查其原因。
在与家庭的这些会面中，洛（Lo）注意到，还有其他事情似乎不太对劲。他交谈的许多人都将孩子们的呼吸问题与湖泊联系起来，但他们提出的具体担忧——例如农药对水的污染，或砷或硒等重金属的存在——不太可能引起呼吸道症状。当洛（Lo）开始研究这个问题时，他遇到的问题比答案还多。尽管科学家们 多年来一直在警告 干涸湖泊对健康的影响，但缺乏详细的、针对特定地区的流行病学研究；因此，无法知道这种疾病的普遍程度，它已经发生了多久，或者它是否随着时间的推移而恶化。
2018 年，洛（Lo）获得了研究萨尔顿海尘埃对小鼠健康影响的资金。那时他已经与加州大学河滨分校的环境微生物学家艾玛·阿伦森（Emma Aronson）合作，她刚刚完成一项研究全球尘埃核心微生物组的项目。作为该研究的一部分，她在萨尔顿海附近安装了几个尘埃收集器并开始收集样本。洛（Lo）此前曾与加州大学河滨分校工程系合作设计并建造了气溶胶暴露室——这些大箱子可以供小鼠居住数周，同时暴露于精确剂量的各种化学提取物——阿伦森（Aronson）的实验室开始处理萨尔顿海样本，用于暴露室。
当洛（Lo）的团队将萨尔顿海尘埃的提取物暴露给小鼠时，它们很快就表现出剧烈的炎症反应。“我们在这些动物肺部几天后就看到了炎症反应——这令人印象深刻，”洛（Lo）说。“当时，我们说‘哦，太好了，我们的系统正在工作。’回过头来看，我们应该感到恐慌。”
然而，小鼠对萨尔顿海尘埃提取物的严重反应，却加深了谜团。洛（Lo）最初的假设是，尘埃中含有一种过敏原，会引发哮喘，但这个假设很快被推翻了。小鼠根本没有表现出过敏反应，它们的免疫反应也不符合预期的非过敏性哮喘。 （非过敏性哮喘是指非过敏原引起的哮喘）
似乎，萨尔顿海的尘埃引发了某种完全不同的疾病，与哮喘不同，但可能表现出类似的症状。“我们还没有完全确定这种疾病，”洛（Lo）实验室的前博士后研究员凯齐亚·伊斯雷尔（Keziyah Yisrael）说，她将于八月下旬继续她作为博士后研究员的研究。“这是一种我们认为以前从未见过的全新实体。”
那么，紧迫的问题就变成了：尘埃里有什么？
艾玛·阿伦森（Emma Aronson）的实验室面临一个困境。为了制造洛（Lo）暴露室的样本，研究人员必须将萨尔顿海的尘埃通过过滤器，该过滤器会去除所有颗粒物和细菌，留下可能包含数千种不同化学化合物的复杂混合物。不仅无法知道这些化合物中的哪一种导致了小鼠的反应，甚至识别它们也令人望而生畏。
“我对我们可能看到的各种化学可能性感到不知所措，”阿伦森（Aronson）说，后来她补充道，“如果你不知道你在寻找什么，就很难知道里面有什么。”
团队决定反向工作。洛（Lo）的实验室开始将各种市售提取物暴露给小鼠，这本质上是一个复杂的试错过程，观察小鼠的免疫反应，并努力使反应与科学家从萨尔顿海尘埃中观察到的反应越来越接近。通过这个过程，他们找到了一个可能的原因——一种称为脂多糖（LPS）的细菌毒素。
脂多糖（LPS）是一类分子，它们是某些细菌（称为革兰氏阴性菌）细胞膜的主要组成部分。根据洛（Lo）的说法，脂多糖（LPS）本身在技术上对人类无毒；相反，它可以触发免疫系统过度反应，而这种反应，而不是毒素本身，会导致炎症，从而可能导致哮喘样症状。该团队于 2023 年初 发表了他们的研究结果，指出尽管对萨尔顿海尘埃的反应与对脂多糖（LPS）的反应非常相似，但仍存在一些关键差异。因此，该团队得出结论，“尽管脂多糖（LPS）可能是导致尘埃驱动的肺部炎症的贡献化合物，但它不太可能是唯一因素。”
但在论文发表后，该团队获得了一批基因工程改造后缺乏脂多糖（LPS）受体的小鼠，并将它们暴露于尘埃中。它们根本没有反应。这些研究结果目前正准备提交期刊审议，尚未经过同行评审，似乎表明脂多糖（LPS）实际上是罪魁祸首，而萨尔顿海尘埃与市售脂多糖（LPS）之间反应的细微差异可能是因为不同种类的脂多糖（LPS）具有不同的分子结构。“症状消失了，这确实很有说服力，”克莱因曼（Kleinman）说，他没有参与这项研究。
脂多糖（LPS）可能是导致炎症的主要因素的发现，提出了与答案一样多的问题。科学家们仍然不确定尘埃中含有多少脂多糖（LPS），以及它是否均匀分布。此外，他们不知道是哪种微生物（可能有很多种）产生了这种毒素，因此也不知道它如何在环境中传播。“它可能在水中，可能在空气中，可能在干地上，可能只在水-干地界面处才重要，”阿伦森（Aronson）说。“它可能只在该海的一个区域，或者可能遍布整个海。它可能只在夏天出现在表面。有很多可能性。我认为这是一个非常有趣的谜题。”
随着科学家们检查湖泊周围不同地点的脂多糖（LPS）浓度，出现了两个关键点：首先，旨在模拟对脂多糖（LPS）免疫反应的测试对尘埃反应强烈，表明要么尘埃中含有大量脂多糖（LPS），要么它非常有效。“这种情况异常地高，说明我们的样本中可能有很多也可能没有很多这种脂多糖（LPS），”阿伦森（Aronson）说。“但是存在的量就会造成很大的危害。”其次，当他们从湖泊周围的不同地点采样时，出现了一种模式：似乎湖泊南端的尘埃含有比湖泊北端的尘埃更高的脂多糖（LPS）浓度。
与研究湖泊各地点脂多糖（LPS）浓度的同时，洛（Lo）也开始调查该地区居民哮喘样症状的模式。2022 年，他联系了一家位于棕榈沙漠的非营利组织 Health Assessment and Research for Communities（HARC），该组织进行社区健康研究，关于开展一项针对萨尔顿海附近社区儿童哮喘诊断和症状的调查。洛（Lo）、HARC 和加州大学河滨分校医学院的临床医生共同设计了一份问卷，2023 年 8 月，该问卷被发送给该地区近 25,000 户家庭。在接下来的几个月里，有 840 个家庭做出了回应，这可能是迄今为止专门针对萨尔顿海周围哮喘症状进行的最大规模的调查。
这项 结果 非常显著。几乎 29% 的受访家庭的孩子在过去曾出现过哮喘样症状，例如喘息或胸部发出哨音。然而，只有五分之一多的家庭的孩子被正式诊断患有哮喘，这表明漏诊很普遍。
然而，至关重要的是，这些症状在湖泊周围分布不均。按地理区域细分后，研究人员发现，与北部海岸附近的社区相比，南部海岸附近社区的官方哮喘诊断患病率是前者的两倍多。而在官方诊断之外，南部地区的家庭中有 37% 的孩子有哮喘样症状，而北部地区则为 23%。
HARC 的研究和评估助理丹尼尔·波尔克（Daniel Polk）称这项结果“令人震惊”，尤其是在湖泊南部海岸附近的社区。
然而，对于洛（Lo）和其他研究人员来说，这项结果之所以引人注目，还有另一个原因——哮喘症状的地理分布似乎与脂多糖（LPS）的地理分布密切相关。湖泊的南部是农业径流的主要入口，这些径流富含营养物质，并促进了爆炸性的生物活动。“所有这些事物都汇集在一起，”洛（Lo）说。“营养物质驱动细菌生长，驱动毒素进入尘埃，驱动症状。”洛（Lo）回忆说，在今年的萨尔顿海工作组（一个研究萨尔顿海的加州大学河滨分校多学科科学团队）的一次会议上，各项研究的发现开始汇聚：“那次会议上，每个人的下巴都掉了，像是‘天哪，一切都说得通了。’”
尽管研究结果表明脂多糖（LPS）是该地区肺部疾病的主要驱动因素，但仍存在一些重要的注意事项。“当你试图比较小鼠的反应与人类的反应时，存在一些生理差异，一些生化差异，”克莱因曼（Kleinman）说。他补充说，最终，“小鼠身上的情况可能与你在人类身上看到的情况大不相同。”
洛（Lo）也同意。“小鼠不是人，”他说。“所以，尽管我们有一些有趣的实验数据、联系和相关性，但我们现在需要真正地研究人。”为了做到这一点，洛（Lo）的实验室目前正在撰写拨款申请，以对该地区儿童进行临床研究，他们计划收集肺部粘液以及血液样本，以寻找人类和小鼠疾病之间的相似之处。洛（Lo）实验室的研究员伊斯雷尔（Yisrael）说，这将是一个耗时的过程，可能需要数年时间。
与此同时，她说，在了解这种疾病本身方面仍有大量工作要做。“我们目前在萨尔顿海地区看到的情况不像常规哮喘，肯定不是过敏性哮喘，它似乎也与非过敏性哮喘略有不同，”她补充道。“所以我认为我们还有很多需要填补的空白，以便能够确定这种疾病的特征。”
研究人员面临的另一个重大挑战是确定哪种微生物产生脂多糖（LPS），阿伦森（Aronson）的实验室正在通过 DNA 分析来解决这个问题。在这种方法中，使用 宏基因组学，研究人员将查看给定环境样本的所有遗传信息，以确定细菌种类以及它们的丰度。此外，全基因组宏基因组测序，就像将拼图打散并打乱一样，可以用来搜索参与脂多糖（LPS）生产的单个基因。
这是一项艰巨的工作，但阿伦森（Aronson）并非完全没有方向。她说，脂多糖（LPS）在萨尔顿海的许多样本中似乎如此普遍，这可能表明两件事：首先，产生它的细菌或细菌很可能是常见物种。其次，它们可能是特别耐用的生物，能够长时间承受萨尔顿海的极端条件，其高盐浓度和独特的化学特征。她说，这有助于缩小可能性。“这不像大海捞针，”她补充道，“但也不是确定的。”
寻找负责有毒脂多糖（LPS）的微生物，可能对该地区的健康危机产生重大影响。如果科学家能够识别出这些微生物，他们就能研究它们茁壮成长的条件，并可能确定应对策略来打破这些条件。例如，如果他们发现这些微生物在高磷条件下生长，湖泊管理者就可以与该地区的农民合作，管理他们对含磷肥料的使用。或者，可以使用生物反应器在营养物质进入湖泊之前将其分解。阿伦森（Aronson）说，可以采用一些“目前根本不在任何人雷达上的”技术。
今年五月下旬，洛（Lo）在加州大学河滨分校主办了一个关于尘埃和其他可悬浮在空气中的颗粒物对健康影响的论坛。与会者中许多是加州大学河滨分校研究萨尔顿海的各个实验室的研究生或教职员工，但主题演讲嘉宾之一莫莉·布莱科夫斯基（Molly Blakowski）却从另一个州飞来。布莱科夫斯基（Blakowski）研究犹他州的犹他大盐湖，邀请她参加此次活动，反映了加州大学河滨分校研究人员日益增长的担忧：这种有毒脂多糖（LPS）是否不仅限于萨尔顿海？
在最近接受 Undark 采访时，布莱科夫斯基（Blakowski）将萨尔顿海与犹他大盐湖进行了比较——两者都是高盐度的内陆湖泊，并且正在迅速萎缩；两者都存在农业活动产生的营养物质进入并影响微生物群的区域。她说，另一个相似之处是，关于这两个湖泊及其对人类健康影响的知识存在重大空白。
尽管许多人 开始担心 干涸的犹他大盐湖对健康的影响，但目前对这些影响的研究非常有限。布莱科夫斯基（Blakowski）最近获得了一项研究的资助，该研究将考察犹他大盐湖的尘埃事件与急诊室就诊之间的相关性，她认为这些担忧需要认真对待。“这是一个令人担忧的问题，”她说。“是的，现在可能不是世界末日，但我们应该积极主动而不是被动反应，并尽快获取尽可能多的信息。所以我的希望是科学本身会说话。”
除了即将进行的关于急诊室就诊的研究外，布莱科夫斯基（Blakowski）还在与洛（Lo）的实验室进行合作，旨在为犹他大盐湖的尘埃提供吹入小鼠暴露室的可能性。科学家们渴望看到小鼠是否会表现出与犹他大盐湖尘埃相似的疾病特征。如果确实如此，伊斯雷尔（Yisrael）说，这可能具有全球性意义。她以哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦边境的咸海，以及加州中部更近的单湖（Mono Lake）等湖泊系统为例。“全球所有这些地区都在干涸，这些地区周围的社区抱怨有严重的哮喘样症状，”伊斯雷尔（Yisrael）说。“而且我们从萨尔顿海地区知道，尽管这种疾病会产生哮喘样症状，但这可能是一种完全不同的实体。”
阿伦森（Aronson）也同意。“也许我们现在看到的一些事情将开始越来越多地发生，”她说。“如果我们能够理解它，并在这里制定预防策略，这些策略就可以在全球范围内实施，让人们开始避免像萨尔顿海附近的一些居民现在所经历的那样患上疾病。”
但是，洛（Lo）很快指出，在充分理解这些湖泊系统与人类健康之间的关系之前，该团队还有很长的路要走。“我们正在问以前没有人问过的问题，”他说。“在我们能找到任何答案的开始之前，可能还有很长的路要走。”
