2017年9月,颶風瑪麗亞襲擊波多黎各,奪走了3000人的生命,並切斷了島嶼部分地區的基本服務將近一年。然而,這場災難並不侷限於那個島嶼。瑪麗亞每小時155英里的風速也襲擊了波多黎各東海岸半英里外一個名為卡約聖地亞哥的38英畝小島。這個小島是一些約1500只恆河猴的家園,這些猴子一直是數百項科學研究的物件——而颶風對這些動物的影響正在產生更多的研究成果。
令人驚訝的是,所有的猴子都在瑪麗亞颶風中倖存下來,儘管有些猴子在颶風過後不久就死亡了。但它們的棲息地卻遭到了破壞。樹木被剝去了樹葉,使得陰涼變得稀缺,島嶼的溫度平均上升了8攝氏度。
科學界立即開始關注猴子的福祉。看護人員不得不趕緊補充食物並修復被毀壞的供水系統。“那是一段可怕的時期,”賓夕法尼亞大學的神經科學家邁克爾·普拉特回憶道,他與人共同領導了一個多學科研究團隊,該團隊對這些猴子的生物學和行為進行了十多年的跟蹤研究。
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然而,一旦眼前的危機過去,科學家們意識到這場災難打開了一扇門。“我們有了一個黃金機會來研究一場重大自然災害的影響,這種災害正隨著氣候變化變得越來越普遍,”普拉特說。
這些研究的發現仍在不斷湧現。2月7日發表在《美國國家科學院院刊》Proceedings of the National Academy of Sciences USA上的一篇論文表明,卡約聖地亞哥獼猴的生活所遭受的災難性破壞可能如何影響它們的免疫系統,從而加速衰老過程。這項工作表明,像瑪麗亞這樣的風暴也可能導致倖存下來的人們過早衰老。
這項關於瑪麗亞對島上猴子影響的新研究的起點實際上是人類研究。華盛頓大學進化生物學研究生、PNAS研究的主要作者瑪麗娜·沃托維奇說,經歷過各種創傷(如戰爭)的人類通常表現出慢性低度炎症,心血管疾病和其他與年齡相關的疾病的發生率升高。對於某些型別的創傷應激,科學家們已經看到了細胞中分子變化的跡象,這些變化反映了加速衰老。但沒有人能夠在自然災害的背景下記錄下這種變化。
這些研究人員可以獲得一種罕見的資源:在災難發生前從小島猴子身上採集的血液樣本。作為一項長期研究其基因如何與社會環境相互作用的一部分,這些動物每年都會抽血。因此,研究小組能夠比較颶風前採集的435只恆河猴的血液與颶風一年後採集的108只動物的血液。“你通常不會有經歷可怕事件的人類的前後樣本,”加州大學洛杉磯分校的行為生態學家丹尼爾·布盧姆斯坦說,他沒有參與這項研究。來自這些猴子的資訊“確實提供了一個機會,他們也真正挖掘了它。”
具體而言,研究人員觀察了猴子的免疫細胞,已知這些細胞會隨著年齡的增長而發生特徵性變化,從而導致慢性疾病。身體的應激反應也會影響免疫系統。因此,人們認為壓力性經歷會透過免疫系統“深入皮膚”,導致慢性疾病,沃托維奇說。
研究人員發現,經歷過颶風的猴子平均表現出一種基因表達模式,其免疫細胞類似於颶風前取樣的年長兩歲的猴子。“平均而言,猴子的生物年齡增長了大約兩年,這相當於人類生命的八年左右,這相當可怕,”普拉特說。
這場風暴似乎對其所謂的熱休克蛋白產生了最大的影響,熱休克蛋白是一類在應激反應中產生的蛋白質,有助於其他蛋白質的正確摺疊。颶風過後從猴子身上採集的血液樣本顯示,這些蛋白質的基因表達減少,這種模式也發生在衰老過程中。研究人員在論文中報告說,人類熱休克蛋白基因表達的減少可能會增加患疾病的風險,例如阿爾茨海默病,蛋白質的錯誤摺疊與該疾病有關。
受風暴壓力的猴子也顯示出炎症性免疫細胞數量增加的跡象,以及抑制炎症的細胞相對減少——研究人員也在老年動物身上看到了這種轉變。亞利桑那州立大學的進化生物學家、該研究的資深作者諾亞·斯奈德-馬克勒說,炎症的增加可能導致或加劇許多與衰老相關的慢性疾病。
這項工作可能會為解釋自然災害對疾病和壽命的影響的機制提供線索。“如果我們能夠證明存在這些分子變化,那麼它將使我們能夠確定哪些可能是影響年齡相關疾病發生和發展的潛在因素,”斯奈德-馬克勒說。
哥倫比亞大學梅爾曼公共衛生學院的流行病學家丹尼爾·貝爾斯基說,分子結果具有啟發性,但並非決定性的,他沒有參與這項研究。“沒有生物衰老的金標準衡量標準,”他說。但貝爾斯基補充說,總而言之,這些資料表明動物對颶風做出了衰老反應。
專家表示,這個想法具有重要的公共衛生意義。“由於我們預計在未來一個世紀會看到更多與氣候變化相關的災難,量化暴露於災難的健康成本將使我們能夠更好地估計這些災難對我們社會造成的損失,並可能主動干預,”杜克大學的進化人類學家珍妮·董說,她沒有參與這項研究。貝爾斯基補充說,這種損失可能包括壽命縮短和殘疾時間延長。
並非每隻經歷過風暴的猴子都表現出加速衰老的跡象——因此斯奈德-馬克勒和他分佈廣泛的同事們正在調查是什麼原因導致了一些猴子的復原力。一個假設是強大或眾多的社會關係。2021年,一個包括普拉特、斯奈德-馬克勒和沃托維奇在內的研究團隊報告稱,在風暴過後,獼猴伸出援手並形成了更多的社會聯絡,這很可能是一種應對策略。社會支援是社會性物種對抗壓力的已知保護因素。研究人員現在想知道社會關係是否與獼猴的免疫系統復原力相關。
董說的另一個問題是研究人員看到的分子變化的潛在長期後果。“暴露於颶風的動物實際上會比預期壽命更短嗎?”她問道。
