科學家們早就知道，全球平均氣溫的上升正在擴大瘧疾和登革熱等媒介傳播疾病的地理範圍，因為傳播這些疾病的動物正在適應更廣泛的地區。呼吸道疾病（包括流感和 COVID-19）與地球變暖之間的聯絡尚不明確。但一些科學家擔心，氣候變化可能會改變我們身體防禦機制與此類病原體之間的關係。這些改變可能包括微生物對變暖世界的適應、病毒和細菌與其動物宿主相互作用方式的改變以及人類免疫反應的減弱。
免疫系統是我們抵抗有害物質的天然防禦系統。當呼吸道病原體（例如引起 COVID-19 的新型 SARS-CoV-2 病毒）透過呼吸道進入人體時，它會透過接管細胞的機制並複製自身來破壞細胞。受損細胞釋放稱為細胞因子的訊號蛋白，這些蛋白與其他身體部位進行通訊，以啟用針對外來入侵者的免疫反應。
哺乳動物進化出了另一種更基本的防禦病原體的方式：相對於周圍環境而言更高的體溫。由於這種變化，許多適應較低溫度的微生物無法承受哺乳動物溫暖的身體。
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約翰·霍普金斯大學彭博公共衛生學院分子微生物學和免疫學系主任阿圖羅·卡薩德瓦爾說：“環境中的許多生物無法在 37 攝氏度[的溫度下]生存，這是正常人體溫度的標準。”“所以我們的體溫幾乎就像一道熱屏障，保護我們免受許多生物的侵害。”
然而，隨著氣候變化而預期的環境溫度升高可能會有利於病原體，使人們的身體更難與之對抗。在 2019 年發表在 mBio 上的一篇論文中，卡薩德瓦爾和他的同事描述了一種耐藥真菌——耳念珠菌——它於 2009 年首次從人體中分離出來，並在過去十年中出現在三大洲。研究人員說，這些出現事件的共同點是溫度。他們指出，這一發現可能是真菌適應更高溫度並突破人類熱屏障的首個例子。
但是真菌（不需要宿主來複制）與病毒（例如 SARS-CoV-2）非常不同。據認為，該病毒是從蝙蝠傳播到人類（都是溫血宿主），可能是透過中間動物傳播的。如果冷血動物開始適應更溫暖的條件，它們可能會釋放出一系列人類可能沒有免疫力的新病原體。
卡薩德瓦爾說：“想象一下，世界變得更熱，蜥蜴適應在非常接近您體溫的溫度下生活。然後它們的病毒適應更高的溫度。” “我們有兩根防禦支柱：溫度和高階免疫力。在變暖的世界中，如果[病原體]適應接近我們的溫度，我們可能會失去溫度支柱。”
隨著世界變暖，物種遷移到歷史上較冷的地區和更高的海拔，這個問題可能會加劇。在 2017 年發表在 Science上的一項研究中，研究人員估計，平均而言，陸地物種正以每十年 17 公里的速度向兩極移動，而海洋物種則以每十年 72 公里的速度移動。全球物種的這種重新洗牌可能意味著，攜帶獨特致病微生物的動物將與通常不攜帶這些微生物的動物並肩生活，從而產生新的傳播途徑。
變暖的世界也可能對人類的另一種防禦機制——免疫系統產生影響。研究人員多年來已經意識到，睡眠不足和壓力等因素可能會削弱免疫系統。去年，在 美國國家科學院院刊上發表的一項研究中，東京的科學家也發現，高溫降低了小鼠對流感病毒的免疫反應。研究人員用甲型流感病毒（導致人類季節性流感流行的兩種型別之一）感染了原本健康、年輕的成年雌性小鼠。這些小鼠在三種溫度控制空間之一中飼養了七天：分別為 4 攝氏度、22 攝氏度和 36 攝氏度。研究作者發現，暴露於最高環境溫度的小鼠的免疫系統不如其他兩組有效地對抗病毒。
具體而言，研究人員指出，最熱房間裡的小鼠比涼爽房間裡的小鼠吃得少，並且在暴露於較高溫度的最初 24 小時內體重減輕了 10%。該研究的作者、東京大學副教授市野部武在新聞稿中說：“人們在生病時經常會食慾不振。” “如果一個人長時間不進食以致出現營養缺乏，那可能會削弱免疫系統並增加再次生病的可能性。” 當市野部武和他在東京大學的同事森山美佑補充了小鼠的飲食，添加了糖或短鏈脂肪酸（通常由腸道細菌產生）後，這些動物能夠產生正常的免疫反應。
耶魯大學醫學院實驗室醫學和免疫生物學助理教授艾倫·F·福克斯曼沒有參與這項研究，她對在高溫和小鼠的免疫反應之間建立直接聯絡表示謹慎。“溫度對動物的行為產生了影響，而這種行為對免疫力產生了影響，”小鼠“在這種特定型別的流感感染中沒有形成良好的抗病毒免疫反應，”她說。相比之下，福克斯曼自己在 2015 年進行的 PNAS 研究表明，對抗感冒病毒的免疫反應的最初幾個步驟實際上受到較高溫度的促進，而受到較低溫度的抑制。
東京大學的研究人員質疑，他們研究中觀察到的免疫反應減弱是營養缺乏的結果，還是免疫系統因高溫改變某些基因的活性而受到阻礙。他們表示，還需要進一步的實驗。然而，氣候變化可能會破壞人類的免疫反應——無論是直接透過更高的溫度，還是間接地透過其對全球糧食安全的影響——2019 年政府間氣候變化專門委員會報告提出了這種情景。
福克斯曼承認東京小鼠研究的有效性，但她認為從其結果中得出結論認為變暖使人類更容易直接感染病毒是一種飛躍。但她承認，氣候變化可能會改變宿主動物的數量、它們的活動以及人類接觸它們的程度。
福克斯曼說：“我認為氣候變化擾亂了很多模式——人類行為模式、昆蟲媒介模式，甚至[蝙蝠的模式]”，COVID-19 病毒和其他致命冠狀病毒可能起源於蝙蝠。這些干擾可能會間接改變疾病與人類防禦機制之間的相互作用，而科學家們尚未完全瞭解這些方式。
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