我们如何驯服病菌?

我们如何驯服病菌?

首页休闲益智病毒猎人更新时间:2024-05-09

未来如果真的会爆发一场波及全球的大瘟疫,它不会来自非洲丛林,而是来自我们自身,来自医院、难民营和城市的“人类疾病工厂”。

主笔|陈赛

2011年7月26日,流行病学家内森·沃尔夫博士(左)与猎人一起在丛林中收集被当地人猎*的动物的血液样本

几年前,我采访过一位“病毒猎人”——内森·沃尔夫博士(Nathan Wolfe)。这位流行病学家花了15年的时间在非洲丛林里监控各种病毒从动物向人类社会传播的流动过程——艾滋病病毒最初就是从这里进入人类社会的。他试图建立一个预警机制,严密跟踪和监控病毒跨物种传播的早期过程,在“下一个HIV病毒”到达人类的血库、飞机、性交易网络之前捕获它们。

一直驱动他的热情的,是对一种可怕前景的预判:一种新的流行性疾病将从这些丛林里蔓延至全球,*死数百万人。他认为,全球化、航空旅行、气候变暖、抗药性的威胁等,使人类应对瘟疫的每一个链条都变得更加脆弱。无论SARS或甲型H1N1流感,完全可以被视为一次更可怕的事件的预演。

沃尔夫博士的忧虑很容易能在历史中找到共鸣:6世纪的查士丁尼瘟疫,一种致命的鼠疫杆菌(Yersinia Pestis),从北非跨越地中海到君士坦丁堡,又向北进入法国、德国,消灭了当时世界17%的人口;14世纪,同样由于鼠疫杆菌引发的黑死病沿丝绸之路,从亚洲中部一路向西,席卷整个欧洲,据估计,当时欧洲约有占人口总数30%~60%的人死于黑死病;1918年大流感*死了5%的世界人口;至于疟疾,有统计称已经*死了曾经生活过的所有人类的一半。

过去100年来,人类寿命的延长,完全是因为对传染性疾病的控制——通过公共卫生、疫苗接种和抗菌治疗,由此人们才有余裕死于癌症、心脏病、中风。但是,在我们的有生之年,类似的末日情景会重演吗?是非洲的埃博拉,还是亚洲的禽流感?还是某种未知的动物病原体,潜藏在老鼠、猴子、蝙蝠、松鼠或者鸟类身上,在适当的环境下,悄无声息地进化出对动物和人同时有效的高毒性和高传染性?

科学家认为,一种疾病爆发的严重程度和四个因子有关:致命性、是否容易传染、感染多久出现症状、是否有疫苗和有效的治疗手段。即使疾病只符合其中的一部分特征,也能在人群中肆虐。如果它们满足大多数特征或者全部因素,我们需要非常加以小心。

从这个角度来看,埃博拉病毒并非传说中的那么可怕。它有很高的致死率,近半数感染者死亡,但是其他两个因素的得分并不高:它不容易传播,只通过体液接触传播;感染者显示症状之后才会传染,所以他们能在把疾病传播给他人之前被发现,从而进行隔离。也有人提出,埃博拉病毒有可能变异成能通过空气传播的微小颗粒,但大多数病毒学家认为这样的改变是不可能的,病毒必须经过很大的变化才会获得这样的必*技,去感染人类的上呼吸道细胞。

就算疾病可以通过空气传播,也不一定能引起大范围的瘟疫。拿中国人熟悉的SARS来说,它能够通过空气传播,传染率高于埃博拉,短短几个月内就达到几十个国家,全球感染8000人,致死率约10%。但是SARS的第三项因素得分较低:症状出现在传播给其他人之前,所以患者能够在开始传播病毒之前就被隔离。随着人类快速发现病毒,进行检测,研究其传播规律,SARS的突然爆发在一年内就停止了。大多数病毒学家认为现代科学和公共卫生措施相结合,阻止了全球非常严重的“非典”疫情继续蔓延。

艾滋病是三个因素得分很高的疾病,虽然艾滋病人际间传播的概率不算高,但是艾滋病病毒感染者很多年才会出现症状,这使得病毒悄无声息地传播到世界各地,*死约3600万人。如果HIV这样的病毒能够通过空气传播,很可能你我已经不在人世了。

很多业内人士认为,最有可能进化成符合这四个条件的病原体是流感。人类流感病毒很容易在人际间传播,至少在症状出现一天前就开始传染,人类需要6~12个月来制造新的疫苗,但幸运的是它们没有很强的致命性。

为什么呢?

关于病菌的传染性与毒性之间的制衡,美国进化生物学家保罗·埃瓦尔德(Paul Ewald,专攻传染性疾病的进化)有一个著名的假说,如果一个寄主必须四处走动才能扩散病菌,这种病菌不可能变得太凶猛。从病菌的角度来看,病菌不得不从一个宿主迁移到另一个宿主,并且它们通常不得不依赖于相对健康的宿主把它们迁移到另一个宿主上。比如流感病毒就必须保持寄主的合理健康,至少他们得能四处走动、与人握手,冲着人家的脸打喷嚏。所以流感病毒一般是比较温和的,除非寄主本身的身体有问题,比如*、心脏病或者免疫系统太弱。

当然,还有另一种例外——如果在一个人群拥挤的场合,一个病到毫无行动能力的人也能轻易地把病菌传到新的寄主身上,病菌毒性的刹车就会失灵。自然选择会倾向于选择那些更具有侵略性、更能造成破坏的病菌。它们的毒性也会愈演愈烈,直至毒株可以不费吹灰之力地*死寄主而不必受到任何惩罚——新的寄主就近在咫尺。

美国进化生物学家保罗·埃瓦尔德

埃瓦尔德认为,1918年大流感就是在“一战”西方前线战事的特定条件下进化出它的致命毒性的。1918年春天,第一波流感在美国爆发时还是相对温和的。不久,病菌随军队船只传播到欧洲,在“一战”的战壕、医院、前线火车、卡车上(在这些地方,伤员和病患一起运送,没有移动能力的人身上的病菌一次次感染健康的人,整个系统就是一个巨大的病毒传递服务)迅速升温至致命的毒性。病毒的毒性达到什么程度呢?按照当时的记录,早上生病,晚上就已经奄奄一息。一般流感病毒的致死率是千分之一,1918年大流感则是1/40。不久,病毒离开西方前线,在全球各地爆炸,造成全球5000万人口死亡。

他认为,那场大流感的爆发和演变,不是几种动物流感病毒的随机组合,而是遵循了一种可预测的物竞天择的进化原则。人们一般以为进化是一个时间跨度很长的事情,需要百万年的时光。但事实上,进化也可以发生得很快——尤其对微生物而言,比如在几个星期之内发展出抗药性。因为它们分裂得很快,能快速产生变异,与不同成员交换基因信息。每一次迭代中,最能适应传播的病菌会得到传播。所以,自然选择会推动这种病菌进化出更有效的传播手段,从而更适应人类寄主。

回顾历史上那些最凶猛的病菌,大都是掌握了人际传播的诀窍,以至于它们的毒性不对它们的传播性构成限制,比如天花能在外部环境存活很久;霍乱能在水中传播;疟疾能由昆虫传播。还有一些致命的病菌,则是由人类行为促成,比如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus Aureus)由不知情的医务人员传播,并演变成如今最致命的、耐药性最强的超级细菌MRSA。艾滋病(HIV最初是一种猴病毒,可能从上世纪30年代开始跨越物种传播)之所以变成人类流行病,是人类性行为将一种原本迟缓的病毒变成了一种爆炸性的,更具毒性的流行病。流感病毒的毒性本来是被进化限制好的,但通过将流感病人集中运输到一系列易感人群群体中,即使完全没有行动能力的人也可以迅速传播疾病。在保罗·埃瓦尔德看来,正是这种条件鼓励了1918年流感病毒捕猎者式(predator)的变异——这些变异菌株有相对进化优势,因为它们能最大限度地剥削寄主以促进自身的复制,而且仍然能传播到大量的易感人群之中。

从这个角度来说,流行病是一种社会现象。一种人类流行病之所以存在,是因为社会条件允许它们进化。是我们,而不是自然,创造了环境,允许这些致命病菌的进化和攻击。

埃瓦尔德的研究提出了这样一种可能性:通过改变社会条件,人类应该有能力干预病菌的进化过程,使它向温和的方向发展,像感冒那种无关痛痒的小烦恼,甚至像一剂免费的疫苗,而不是演变成剧毒的*手。也就是说,我们是否可以“驯服”病菌,而不必消灭它们?

全球病毒预测行动组织在喀麦隆的一个村子里采集村民血液样本

1991年,在秘鲁的利马爆发了霍乱,在两个月内病菌就传播至邻国智利和厄瓜多尔。这次霍乱给了埃瓦尔德绝佳的机会观察三个国家不同的水源供应系统如何影响了霍乱的疫情演化,以证实他的假设。事实证明,在智利(有良好水源供应),病菌果然进化得更温和,而在厄瓜多尔(整个拉丁美洲水源保护最差的地方),病菌的毒性变得最强,而秘鲁的水源供应保护水平处于二者之间,病菌的毒性并未出现大的变化,疫情也处于中等程度。

霍乱弧菌是引发霍乱的细菌,通常会引发腹泻。这种细菌有三种传播方式,人与人之间的接触传播、从人到食物(被污染)再到人、通过污染的水源进行传播。其中第三种传播方式,病菌并不依赖于健康的宿主进行传播。一个卧病在床的人仍能传染数以十计甚至数以百计的其他人,因此其毒性也是最强的。

流感的传播也呈现同样的规律。2009年,全球甲型H1N1流感肆虐。这场大流感始于墨西哥,墨西哥的毒株毒性最强,流传到世界其他地方的流感毒株则相对温和。病毒学家认为,其原因很可能与这种病毒的源头有关——墨西哥东部韦拉克鲁斯州的一个养猪场一年养猪100万头。

美国科学记者、人类学家温迪·奥兰特(Wendy Orent)将这种大型工业化养猪场称为天然的“疾病工厂”。在这种地方,动物的密度极高,病菌的旧寄主与潜在的新寄主们近距离接触,无需走动就可以广泛传染,是病菌升级毒性最理想的环境,也是致命流行病进化中最重要的条件。比如,正是在亚洲分布广泛的养鸡场,数百万的鸡挤在疾病工厂的状况下,甲型H5N1流感获得了强烈的毒性,成了复杂而高效的*鸡机器。如果人类暴露在高剂量的这种病毒之下也得完蛋,但H5N1病毒适应鸡类的高温和特定的细胞受体,并不从人传播到人。

“一战”前线作为一种人类疾病工厂大概很难再在历史上重现,但这些巨型工业化饲养场作为致命病菌的天然孵化器(在那种拥挤的状况下,最无害的细菌也能迅速进化出剧烈的毒性),仍然是现代社会巨大的威胁。事实上,很多病毒学家呼吁必须找到一种新的饲养动物的方法,而不是如此拥挤地放置于巨大的工业化农场。

《大西洋月刊》上有一篇文章《城市如何塑造流行病》中,作者索尼亚·沙尔提到2014年的埃博拉疫情之所以那么严重,与非洲城市贫民窟的增加有很大的关系。2014年以前,埃博拉疫情从未在人口超过几十万人的城镇里爆发。因为爆发疫情的城镇村庄都很小,又相对偏僻,所以当时只被认为是非洲一场小小的公共健康威胁。但后来,疫情扩散到了西非,袭击三个首都城市,几内亚的科纳克里、塞拉利昂的弗里敦以及利比亚的蒙罗维亚。这三个城市总人口超过300万人,同样的拥挤不堪、杂乱无章,病毒在贫民窟之间肆虐流行,变得更加致命。当地人的丧葬仪式更加重了疫情:病人死后,亲人要亲自处理他们的尸体,葬礼上,吊丧者还要触摸死者的脸。

除此之外,医院也是一种潜在的“疾病工厂”。保罗·埃瓦尔德认为,任何环境,只要允许细菌从一个无行动能力的病患身上传播到新的寄主,就会产生致命的感染。反讽的是,医院本身恰恰是高度有效的疾病工厂,尤其是卫生条件不足且拥挤的医院。它们允许危险的病菌在病人之间的繁殖与传播,并滋生出高度的毒性。

温迪·奥兰特在《万古》杂志发表了一篇文章《瘟疫如何运作》(How Plagues Really Work),追溯人与病菌的关系史,提出真正最危险的病菌不是那些新进入人类的动物病菌,而是已经很好地适应了人类的旧病菌。未来如果真的会爆发一场波及全球的大瘟疫,它不会来自非洲丛林,而是来自我们自身,来自医院、难民营和城市的“人类疾病工厂”。所以,阻止这些疾病工厂的存在,就是对“病菌”的驯服,也是对我们最好的保护。

那么,个人能做什么呢?

《卫报》上一篇文章通过各项调查,指出了城市生活中各种传染病发生的潜在危险所在。避开这些危险,大概就是我们对自己最好的保护。比如流感季节保持人与人之间的距离。

2010年1月,甲流爆发的高峰期,斯坦福大学的研究人员利用无线传感器监测一所高中788个学生、老师的活动。他们尤其关注人与人之间有多少次彼此处在3米的距离内,这是通过咳嗽和鼻涕制造传染的可能距离。一天之内,他们惊讶地发现一共有762868次3米以内的近距离接触。

在曼彻斯特的一项调查观察154个人咳嗽、打喷嚏和擤鼻涕的习惯。按照疾控中心的分类,只有一个人(占0.7%)拥有良好的呼吸道礼仪,按照CDC(疾控中心)的建议,应该冲着上臂咳嗽。4个人(2.6%)可以接受,149人(96.8%)糟糕。没有人达到优秀。大部分人都是直接喷嚏就打出去了。如果你看过关于流感的教育视频,就知道,那一口鼻涕有多少病菌出去了。

病菌传播的另外一个经典路线是通过糟糕的卫生习惯,尤其是洗手环节。英国的一项研究显示,99%的受访者自称用完洗手间会洗手——但监控设备显示只有64%的女性和32%的男性真的洗了手。另一份随机调查显示,26%的人手上能找到粪便细菌,11%的人手上病菌量与脏马桶上的病菌量相当。

细菌可以被传递到任何我们触摸过的东西上。26%的钞票和47%的信用卡上都发现大量的细菌,包括大肠杆菌。还有分析发现1/6的手机上沾有粪便细菌。(专家建议,洗手时间至少要够两首《生日快乐》歌。)

公共厕所是城市病菌滋生之地。人们不知道的是,当你冲马桶的时候飞溅出来的雾状水滴可以喷得很远(2米),其中可能包含粪便与大肠杆菌。

2004年法国的一项调查显示,在空调办公室里工作的女性比在无空调办公室工作的女性请病假的概率高两倍,耳鼻喉问题出现的概率也高两倍以上。

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