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我们了解到她的姐姐、两个弟弟,还有一个孩子,都死于那场疫情当中。而埃斯特尔本人也因与那些死亡者的关系而被镇上的人避之不迭。没人愿意卖给她食物。没人愿意碰她的钱。他们所害怕的是感染,还是黑暗魔法,不确定。她不得不躲在森林里。普洛斯波说,要不是他教给她的预防方法,她可能已经离开人世了。那些预防方法是他当时帮助寻找感染动物时,从勒罗伊博士和其他科学家那里学来,即:用漂白剂给所有东西消毒,勤洗手,不要触碰尸体。但现在最糟糕的日子已经过去,在普洛斯波怀里的埃斯特尔是个笑容满面的健康年轻女子。
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普洛斯波以他自己的方式记着疫情的暴发,为埃斯特尔的损失和其他的一些事情而哀痛。他给我们展示了一本珍贵的书,像是家庭圣经一般,一本野外植物指南,在书的卷首空页处他写下了一串名字:阿波罗(Apollo)、卡珊德拉(Cassandra)、阿弗洛狄特(Afrodita)、尤利西斯(Ulises)、奥菲欧(Orfeo),和其他近20个名字。这些都是大猩猩,一个他很熟悉的群体,他每天在罗西保护区里亲切地追踪和观察的一群大猩猩。卡珊德拉是他的最爱,普洛斯波说。阿波罗是银背大猩猩。它们中的每一个,都在2003年疫情暴发时离开了。但事实上,它们并没有完全消失:他和其他寻觅者跟踪了该群的最后足迹,沿途发现了6具大猩猩尸体。他没说是哪6个。卡珊德拉和其他大猩猩是在蝇屎堆里死去的吗?他说,非常痛苦。他失去了大猩猩家庭,也失去了人类家庭成员。
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普洛斯波很长时间只抱着书站在那里,打开书,为的是让我们看到那些名字。他对研究人畜共患病的科学家们从仔细的观察、设计的模型和数据中能了解到的信息的理解非常感性化——人类和大猩猩,马和羚羊和猪,猴子和黑猩猩和蝙蝠和病毒:我们都联系在一起。
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[4]扎伊尔在80年代分裂为现在的刚果(金)——刚果民主共和国和刚果(布)——刚果共和国。——编者注
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[5]佐罗,美国人民中流传的蒙面英雄形象,他行侠仗义,除暴安良,神出鬼没。——编者注
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[6]开膛手杰克,是1888年8月7日到11月9日间,伦敦东区白教堂附近以残忍手段连续杀害至少五名妓女的凶手代称。——编者注
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致命接触:全球大型传染病探秘之旅 第三章 疟疾
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1874年,17岁的罗纳德·罗斯(Ronald Ross)从印度来到西方社会,在伦敦的圣巴塞洛缪医院(St. Bartholomew’s Hospital)学习医学,后来开始研究疟疾。
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罗斯是大英帝国真正的臣民。他父亲坎贝尔·罗斯(Campbell Ross)将军,是来自苏格兰高地的军官,在英属印度军(British Indian Army)中服役,镇压过印度民族起义(Sepoy Rebellion),还参加过平定山地部落的残酷战斗。罗纳德以前也回到过祖国,在南安普敦(Southampton)附近的一所寄宿学校接受过教育,他也梦想过成为诗人、画家或者是数学家。然而,由于是家中10个孩子当中的长子,肩负着作为长子的压力,于是父亲决定将他送到印度医疗队(Indian Medical Service,IMS)[7]。在圣巴塞洛缪医学院默默地学习了5年后,罗斯没能通过印度医疗队的考试,不过,对这位后来获得诺贝尔医学奖的天才来讲,这只是个运气不那么好的开端而已。因为他年轻的时候发生的两件事,很好地展示了他的天赋:一是他获得过学校的数学奖学金,二是在接受医疗培训的时候,他曾诊断出一位妇女患有疟疾。这次诊断非同寻常,因为当时英国人并不了解疟疾这种病,在这位妇女居住的艾塞克斯(Essex)沼泽地带也是如此。罗斯的诊断是否正确现在已经无从考证,因为他关于这种致命疾病的一番言论,将这位妇女吓得不轻,她再也没有出现,可能是回艾塞克斯去了。总之,一年后罗斯又一次参加了印度医疗队的考试,顺利通过,并被派往马德拉斯(Madras)[8]就职。就是在这个地方,他开始注意蚊子,因为他住的房子附近到处都是蚊子,非常恼人。
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罗斯并没有早早地显露出他的医学天赋。有好几年,他因为对很多事情都很感兴趣,因此涉猎了很多领域,但都无所作为。他写过诗、创作过剧本、音乐,写过蹩脚的小说,而且异想天开地想发明出有开拓意义的数学公式。在马德拉斯医院,除了一些琐碎的工作,他的主要职责就是用奎宁(quinine)治疗受到疟疾感染的士兵,每天大概只需要2小时,这就让他有充足的时间去游山玩水,享受人生。他一直喜欢马球运动,后来又开始打高尔夫球。后来,他在闲暇的时候,也开始琢磨起疟疾来。是什么引起了疟疾?是传统观点认为的由有毒的蒸汽引起,还是由某种传播病毒的昆虫?如果是昆虫在传播疾病,它是怎么传播的?怎样才能将这种疾病控制住呢?
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这样按部就班的度过了7年的生活后,他回到英国休假。休假期间,他修读了一门公共卫生课程,学会了使用显微镜,娶到了妻子,并将她带回了印度。这次他的工作岗位调到了班加罗尔(Bangalore)[9]的一家小医院。在这里,他使用显微镜观察从发烧士兵体内提取的血液。因为探究学术,他显得离群索居,远离科学界和其他研究人员。直到1892年,他才后知后觉地了解到,一名曾在阿尔及利亚工作,后来又来到罗马的法国医生兼微生物学家阿方斯·拉韦朗(Alphonse Laveran),已经在疟疾患者的血液中发现了微小的寄生生物(现在被称为原生物)。拉韦朗称,就是这些寄生生物导致了疟疾的发生。两年多的时间里,罗斯对这个发现始终持怀疑态度,因为他在显微镜学方面的设备和技术太落后了,没有发现拉韦朗所说的微生物。再一次回伦敦时,在一位知名的导师的帮助下,罗斯亲眼看到了有疟疾病毒的血液中的“拉韦朗微生物”,他由此成为拉韦朗学说的支持者,从此以后一直没有改变。
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拉韦朗发现了疟疾是由微生物引起、而不是由有毒的空气引起的这一重要真理。但是这一发现还是没有解释这些微生物是如何在人体内繁殖,以及是如何从一个宿主传播给另一个宿主的。这种微生物是像导致霍乱的微生物那样,通过水来传播疟疾吗?还是通过昆虫的叮咬传播?
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罗纳德·罗斯后来发现,蚊子是疟疾病毒的传播者,并因此获得1902年诺贝尔奖。这一发现在疾病研究的历史中赫赫有名,在此我就不多赘述了。这个故事非常复杂,一方面因为这种寄生物的生命周期非常复杂,另一方面也因为罗斯是一个非常复杂的人,对很多领域产生了影响、有很多竞争者、很多敌人,错误的观点和正确的想法都很多,引起了很多非议。有两点足以表明这个故事和我们讨论的话题之间的联系。第一,罗斯发现疟疾寄生虫不仅可以感染人类,而且也可以感染鸟类。鸟类疟疾和人类疟疾不同,可作为参照。第二,他还将疟疾当作应用数学的研究对象。
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数学是研究传染病的一个非常重要的方面。举麻疹为例吧。粗略一看,它似乎和数学一点关系都没有。这种病由副黏病毒引起,表现为呼吸系统的感染,伴有皮疹。得了病后很快能够痊愈。但是流行病学专家认识到,皮疹和其他病原体一样,宿主的数量必须到达一个最小临界值,才能使之长期存在,成为地方性循环传染病。这个值就是宿主数量临界值(Critical Community Size,CCS),是病毒机制研究中非常重要的一个参数。麻疹的宿主数量临界值,大概在500 000人。这个数量范围反映了每个疾病的特点,比如病毒传播的效率、毒性(通过致死率来衡量)和一次接触获得终身免疫的能力。如果某个地区的人口数量小于500 000人,则感染麻疹的概率很小,病毒在相对较短的时间里就会死亡。为什么会这样呢?因为病毒感染易感宿主的机会大大减少了。成人和大一点的孩子由于之前接触过这种病毒,几乎都有了免疫能力,而每年的新生儿数量不足以使病毒在这个地方永久地存在下去。然而,如果人口数量超过500 000人,那么足够多的易感染新生儿就足以使这种病毒在人群中长期传播。
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麻疹病毒的另外一个重要特点就是这种病毒不是人畜共患病毒。如果它是人畜共患病毒,也能感染生活在人类周围的动物的话,那么宿主数量临界值这个概念就失去意义了。此时,对人口数量的最小值就不再有要求,因为病毒可以在人类以外的其他宿主身上隐藏下去。但是要记住的是,虽然麻疹病毒不感染人类以外的动物,却和能够感染动物的病毒有着紧密的联系。这种病毒属于麻疹病毒属,其中还包括犬瘟热病毒(canine distemper)和牛瘟病毒(rinderpest),其所属的副黏液病毒科(Paramyxoviridae)还包括亨德拉病毒和立百病毒。虽然现在麻疹并不在人和动物之间传播,但是从其进化的过程可以看出,这种疾病过去能够在人类和动物之间传播。
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以百日咳(Whooping cough)为例。这种病的宿主数量临界值和麻疹的宿主数量临界值稍有不同,因为百日咳是由具有不同特点的微生物引起的、一种不同的疾病:传播效率不同、毒性不同、感染期不同,等等。百日咳的宿主数量临界值可能是200 000人。通过数字去理解问题为生态数学提供了很多有用的信息。
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丹尼尔·伯努利(Daniel Bernoulli)是一位来自荷兰的数学家,出生于数学世家,被公认为是第一个将数学分析引入疾病机制研究的人,远早于各种细菌致病论(这样的理论很多,不止一种)得到广泛认可的时间。1760年,在瑞士的巴塞尔大学(University of Basel)做教授期间,他写了一篇有关天花的论文,探讨了天花免疫的费用收益比。伯努利是个折中主义者,职业生命旺盛,将数学理论应用到非常广泛的领域,如物理学、天文学、政治经济学;还研究了液体运动、弦的振动,风险评估和保险等。除了其中也涉及了风险计算方面的内容外,伯努利关于天花的研究在其众多的兴趣研究当中显得有些与众不同。他的研究揭示:给所有人接种小剂量的天花疫苗时(当时还不了解是病毒引起的,只知道是某种感染物质)收益和风险并存,但收益要大于风险。谈到风险,主要是基于这样的事实,人工接种疫苗有时——尽管概率很小——会导致接种者死于该病。一般的情况是,通过接种疫苗可以使人获得该病的免疫能力。这是一次行为带来的个体收益。为了衡量集体行动带来的总体收益,伯努利计算出了彻底消除天花后每年可以拯救的人数。他的方程表明大规模接种的结果就是人均寿命增加3年零2个月。
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18世纪末,当时的人均寿命不高,人均寿命提高3年零2个月可以说是一个可观的增量。但是由于天花在感染该病的患者中和没有感染该病的人当中,影响不同,他用自己的方式更清楚地表达了这一结果。在1 300名新生儿当中,他使用当时最全面的死亡率统计表进行计算,发现其中644名新生儿可以至少活到25岁——如果他们生活的社会当中没有天花。如果天花只在局部出现,565名新生儿可以活到25岁。卫生官员和市民可以认为自己就是这79名没有感染天花的人,这样就更能够感受伯努利数值计算的魅力了。
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将数学知识应用到疾病中,伯努利开拓了一种新的方法,但是却没有带动更多的人使用这种方法。时光流逝。大概一个世纪之后,物理学家约翰·斯诺(John Snow)使用了统计图表和地图来揭示到底是哪些水源(臭名昭著的宽街水泵)在1854年伦敦霍乱暴发时感染了大多数市民。和伯努利一样,斯诺也不了解究竟是哪种物种或者生物[在这次事件中是霍乱弧菌(Vibrio cholerae),一种病菌]导致了这场疾病。他一直希望能够了解和控制的疾病。但是其研究的成果确实不同凡响。
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1906年,路易·巴斯德(Louis Pasteur)、罗伯特·科赫(Robert Koch)、约瑟夫·李斯特(Joseph Lister)和其他学者确立了微生物在传染疾病中的作用后,一个名叫W·H·哈默(W. H. Hamer)的英国医生在伦敦皇家医学院(Royal College of Physicians)的一系列讲座中就感染病“暴发”发表了一些非常有意思的观点。
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哈默对流感、白喉(diphtheria)和麻疹这样的疾病周期性地大暴发的原因非常感兴趣——这些疾病先大量出现、感染人数减少,一段时间之后患病人数又重新上升。让人好奇的是,一种疾病暴发和影响减弱的过程的时间周期非常固定。哈默计算出伦敦(当时的人口有500万)麻疹暴发的周期为18个月。每一年半麻疹就暴发一次。哈默推测这种周期性暴发的原因是如果易感(没有免疫力)人群的人数不够,一旦新生儿的数量增加到一定程度,疾病就会再一次暴发。至关重要的不仅是易感个体的数量,还有易感人群的密度与感染人群的密度相乘之后的结果。换句话讲,这两个人群的接触也是非常关键。不必考虑愈后和获得免疫的人,因为在疾病传播的过程中他们只是充当了人口基数或者是疾病传播中的一种干扰。疾病继续暴发取决于感染的人群和可能被感染的人群基础的机会。这就是数学中的“整体活动原理”。
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