病毒和人类,始终在共同进化

  什么是大流行病(pandemic)?不同于endemic(影响范围相对有限的、长期的疾病,如HIV),和epidemic(短暂爆发的疾病,如流感),大流行病指的是甚至可能波及全球的爆发性疾病。

  比如,已被消灭的天花,自19世纪以来夺走了3亿人的生命。还有西班牙流感,1918年爆发,两年间就将世界5%人口置于死地。

  北京时间1月31日凌晨,世界卫生组织(WHO)将新型冠状病毒肺炎(2019-nCoV)列为国际突发公共卫生事件(PHEIC),这意味着疫情已经对其他国家构成公共卫生风险,WHO将采取协调一致的国际应对措施。这是WHO有史以来拉响的第六次最高级别警报。在此之前,2009年的甲型H1N1流感、2014年的脊髓灰质炎疫情、2014年的埃博拉疫情、2016年的寨卡疫情和自2018年开始的刚果(金)埃博拉疫情,都曾被列为PHEIC。

  20世纪以来,人类逐渐看清致使这些重疾的病毒,研发疫苗与之对抗。而另一方面,病毒也在与人类的高频次斗争中不断强化、变异。人类高度密集的群居,和越来越频繁的交流和迁移,也为流行病病毒播散得更远。而病毒和将至的下一场大流行,又不断促进着公共卫生继续完善。病毒和人类,始终在共同进化。

  看见病毒

  病毒比枪炮更残酷。

  发生在一战末尾的西班牙流感,在短短两年里横扫全球,夺去了全世界5000万到1亿人的生命,占当时世界人口的5%。这个数字,超过了两次世界大战死亡人数的总和。

  1918年2月末,美国堪萨斯州哈斯克尔县的几位年轻人前往军营,在此之前,他们的家乡已有人感染流感。短短三周内,军营内患流感病的士兵已达1100人,但一战正酣,军方无心顾及。紧接着,感染者们便随军队奔赴前线,流感侵入英国、德国、西班牙等地。这一波流感和平常的流感几无差别,致死率极低,但蛰伏其后的第二波流感却换上了凶残的面目。

  9月,3000名安然无恙的士兵乘美军火车,从伊利诺伊州开往佐治亚州,火车刚一到站,超过三分之二的人被传染,300余人死亡。火车变成了一列移动的棺材。据军医记录,患者面部在几个小时内变成了黑紫色,「以至于分不清到底是白人还是黑人」。10月,就有20万美国人因流感而丧生,当年美国人的平均寿命也因此比平常减少了12年。在北极地区一些因纽特人村落,这场大流感屠灭了几乎整村人口。最终,这场恶疾在1920年神秘地消失了。

  1918年,美国堪萨斯州赖利堡的军营医院,病房被患西班牙流行性感冒的军人塞满|维基百科

  病原体是什么?1918年,以美国科学院主席WilliamHenryWelch为代表的科学家们认为,军营里的流感是由「流感杆菌」引发。他们因此制备了流感和肺炎疫苗,结果被军方证明无效。大流感也就成了一桩悬案。

  直至20世纪30年代,科学家们借助电子显微镜看见病毒,才得知流感并非细菌导致,而是流感病毒。1997年,流感爆发的八十年后,病原体被确定为甲型H1N1病毒。

  病毒的结构非常简单:一个蛋白质外壳,内装有DNA或RNA。它和细菌不同,是一种不需要新陈代谢,仅具备复制功能的生命形式。病毒将自己的基因注入宿主的细胞,把它变成完成自我复制的「代工厂」。接着,病毒继续发展传播途径,借着宿主咳嗽、喷嚏或体液接触等方式,寻找新的宿主。

  但流感病毒在复制基因时容易「出错」,继而导致大量的基因变异,而部分变异会增强病毒的感染能力。1918年大流感,美国历史学家约翰·巴里认为,「第二波流感来袭时,许多第一波流感患者显示出了显著抵抗力,这证明第二波病毒由第一波病毒演变而来。」

  病毒的毒力击溃了人体免疫,就会产生感染。人类有皮肤、细胞防御、炎症等第一道防线,但病毒同样懂得进化。比如,患者通过排出痰液抵御被截留的微生物,但流感病毒仍能借助表面的一些分子牢牢粘附在黏膜上皮。人体也会识别特定的病原体,形成抗体,针对有过「前科」的病原体进行经强化的免疫应答。疫苗接种所激起的就是一种获得性的免疫应答,注射用经改造的病毒等制成的生物制剂,让免疫系统提前囤积弹药。

  两支疫苗

  西班牙流感期间,面对不可捉摸的病毒的肆虐,人们一方面寄希望于神明,祈祷流感早日终结。另一方面,他们也开始意识到卫生系统建设的不完善。自那时起,人们逐渐意识到公共卫生组织需要标准化。比如,城市、农村和铁路卫生系统开始统一制定对水、牛奶和污水处理的标准,州政府统一收集疾病发病报告等。另外,许多永久性的公共卫生机构在大流感中也得到确立和保留。1918年10月,美国国会还通过了为卫生局建立后备力量的法案。到了1935年罗斯福新政,《社会保障法》正式实施。

  说到病毒「教训」社会卫生,非典型肺炎(SARS)也发出了警示。SARS由冠状病毒的其中一个变种引起,主要通过近距离飞沫及密切接触传播,自2002年末在广东、北京和香港爆发,随后在全球扩散,超过8000人染病,近800人死亡。患者大多发热、乏力、干咳等,重症者甚至会呼吸衰竭、休克。

  这场在2003年9月2日才结束的「战疫」,让中国持续加大对公共卫生的投入,并在2004年初开始建设疫情信息网络直报系统。十几年来,这个系统已成为全球最大的突发急性传染病预警、监测、实验研究体系,使得突发公共卫生事件信息平均报告时间从原来的5天缩短到4小时内。

  2005年,世界卫生大会对《国际卫生条例》进行了大规模修订|维基百科

  SARS还直接推动了WHO在2005年的重大改革。那一年,世界卫生大会对《国际卫生条例》进行了大规模修订。这部新国际法明确WHO可以采纳非官方渠道信息员,根据流行病学原则进行评估,后就此与当事国交涉,要求「不论其起因和来源是什么」,成员国有义务直报任何会引起国际关注的公共卫生突发事件,还明确要求各国应当建立应急体系。另外,成员国必须各派一个代表组成专家组,任命「突发事件委员会」,这个委员会将对是否构成PHEIC进行表态,并提出临时性建议。

  以2009年的甲型H1N1流感为例,WHO宣布这起流行病事件已经构成PHEIC,随即开始协调在世界范围内的诊疗设备和抗病毒药物调配,呼吁各国和企业捐赠疫苗,并为95个欠发达国家提供了两亿剂疫苗。

  病毒们留下的教训,让人类慢慢意识到公共卫生标准化,疾病监控体系,和能够形成合力的中央权力部门的重要性。这就像是,社会给自己打上了「疫苗」。

  为病毒开路

  但人类的未雨绸缪,更像是在赎罪。

  科学家们最终在云南的蝙蝠身上发现了SARS病毒,确定病毒宿主即是蝙蝠。但SARS却是在广东首先爆发,原因是蝙蝠将病毒传染给了果子狸,受感染的果子狸被贩卖到了广东。病毒继续在市场中的果子狸中传播、变异,最后产生了一个传播性极强的病毒,感染给了人类。

  几年后,又一起「人畜共患病」发生。2012年,中东呼吸综合征(MERS)在中东大型爆发,2015年又在韩国小范围蔓延。MERS由与SARS病毒极其相似的冠状病毒引发,但致死率大约是SARS的三倍。最终,科学家们发现了MERS病毒的传播链:骆驼是中东地区的人赖以生存的一种动物,它们被蝙蝠传染,携带着病毒,病毒又通过骆驼鼻子分泌物不断释放出来。由此科学家们猜测,由于北非到中东的骆驼贸易频繁开展,病毒借骆驼,跃上人身。

  不过,病毒在物种间跳转、寄宿是有一定条件的。病毒的外壳上有一些受体结合蛋白,就像是一把把「钥匙」,但却只能解开特定的锁。不巧的是,鸟类消化道细胞的受体和人类呼吸道细胞表面的受体非常相似,于是某些禽流感病毒便会流窜到人间。

  2009年的甲型H1N1流感也是如此。禽流感感染了猪,猪流感又从猪跳到了人身上,2009年爆发的猪流感(pH1N1),从墨西哥开始,短短数月内扩散到全球208个国家,累计导致1.8万人死亡。对于这种全新的病毒,人类没有经验,忧心忡忡,毕竟没有先天性免疫力和对抗它的疫苗。

  某种程度上,人类集中化的养殖和频繁的贸易流动,为病毒的进化开了路。

  病毒总能看见我们的弱点

  1976年甫一登场,埃博拉病毒就让人们见证了它恐怖的杀伤力。在刚果(金)一个偏远地区,人们因感染开始发烧并呕吐。一些病人的口鼻流血不止,甚至双眼也在出血。美剧《血疫》影像化了这些场景,村民告诉前来的科学家:「森林在流血。」

  埃博拉病毒|维基百科

  埃博拉就像是幽灵,悄然来访,后销声匿迹,又悄无声息地卷土重来。自1976年以来,埃博拉爆发了28次。其中,要数2014年的西非疫情最残酷,西非多国总共11325人因此死亡。2019年4月,刚果(金)疫情再次爆发,被WHO宣布构成PHEIC。

  在致死率方面,埃博拉的最高纪录是90%。但病毒在传播途径方面,却相对「温和」。它不容易传播,只通过体液接触传播。另外,感染者显示症状之后才会传染,只要人们能在病患把疾病传播给他人之前发现,并隔离他们,就算是中止了疫情的进一步蔓延。

  但病毒却似乎总能找到全球传染病防控的最薄弱环节,并发起攻击。

  剑桥大学的科学家DerekSmith认为,埃博拉在2014年能感染上万人,是因为医疗体系不健全,而且一开始人们也不知道如何阻止它传播。在富裕国家,埃博拉不太可能会失控。落后地区的医疗体系成了短板。

  在《大西洋月刊》上的一篇文章中,作者SoniaShan探讨了「城市如何塑造流行病」,她提到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多有很大的关系。在此之前,疫情从未在人口超过几十万人的城镇里爆发。但后来,疫情扩散到了西非,袭击了三个首都城市。这三个城市总人口超过300万人,同样拥挤不堪、杂乱无章,病毒在贫民窟之间肆虐流行,变得更加致命。

  消灭敌人

  在和病毒对抗的过程中,人类打过胜仗。1980年,WHO正式宣布根除天花,此后出生的孩子不用再打疫苗。人类有了下一个目标——脊髓灰质炎(Polio),也称小儿麻痹症。1988年,世界卫生大会提出要在2000年彻底消灭Polio病毒。他们之所以那么有信心,是因为Polio病毒和天花病毒一样,没有动物作为中间宿主,只能在人体内存活,也没有HIV病毒那样有很高的复制率和突变率。另外,这种病毒还只能通过粪便传播。

  对西方来说,小儿麻痹症已经是遥远的历史。早在1955年,口服疫苗就已问世,但在30年后全球仍有35万病例。一方面,是因为疫苗覆盖不到那些偏远的地区;另一方面,因为宗教和观念的摩擦,不少地区认为这是西方想要残害他们的孩子而拒绝疫苗。

  1988年,WHO联合美国疾控中心(CDC)等多方组织启动「全球小儿麻痹症根除计划」,开始纳入更多的社会力量,以消灭Polio。2007年,比尔·盖茨创办的盖茨基金会加入此计划,至2018年已捐献30亿美元,占计划预算的30%。

  为达到零发病率,比尔·盖茨一次次走访地方领袖,消除他们的「疫苗犹豫」,再通过基金会加大疫苗投放的范围。即便如此,情况甚至在继续恶化,2008年,尼日利亚的病例数量翻了近3倍。为此,盖茨让团队利用高清卫星图像和计算机算法,为尼日利亚重绘了一幅精确的地图,以此为据再统计每个细分区域的发病率。经调查,盖茨发现尼日利亚的地图居然自是1945年就没更新过的版本,很多病例因此遗漏。就这样,全球新增病例锐减至两位数。

  「很大程度上是人类运气好」

  据疾病建模研究所(IDM)的研究,以西班牙流感为模型,疫情如果发生在现在,可能在六个月内将导致全球多达3300万人死亡。根据世界银行的估算,如果我们有流感的疫情暴发,全球经济会损失三万多亿美元。

  另外,生态学家PeterDaszak表示,「在估测的共160万种野外未知病毒中,我们目前只知道约3000种,还不到0.1%。」,「(SARS消失)并不是一个我们成功了的故事,我觉得很大程度上是人类运气好。」

  那么,研发和应急系统的前置就非常必要。盖茨在TED上描述过这一套抵御病毒的反应系统,它应该具备即便在落后地区也足够发达的卫生系统,有训练有素的后备的医疗部队,有在疫苗和病理学上的持续研发等。虽然无法预估这一切究竟需要多少预算,但是盖茨确信这种看不到底的投入,跟损失比起来,还是要更加便宜。

  2017年,流行病预防创新联盟(CEPI)建立,募集到了7.5亿美元,研发不需要使用蛋白质的疫苗。传统的疫苗是注射病毒的蛋白分子,生产这些蛋白质的过程漫长且耗资巨大,CEPI所研发的疫苗注射的是遗传物质,它们告诉人体自行生产这些蛋白质,人体将变成创造这些蛋白分子及其抗体的工厂。科学家可以定制所需的遗传材料给人体,能生产出几乎任何病毒所需的蛋白分子。一旦他们搞清楚如何将这些输送进人体内,生产一种新疫苗所需时间就会从几年减少到16周。与此同时,科学家们也在尝试发明一种通用的流感疫苗——一剂疫苗就能让我们终生免疫,对所有可能的流感毒株都有效。

  除了公共卫生的的继续完善,医学研究的前置,人类或许还应审视自身,科技的进步几乎使得下一场瘟疫成为了必然。破坏自然让更多的野生动物接触到更多的人类,工厂化的养殖也使得动物挨得越来越近,让它们的病毒有更多的机会结合成能传染人类的类型。然后,人类的快速流动也给病毒更多的机会进行传播。

  或许,我们可以换个说法:人类让病毒更好地进化。