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“为什么研究这些没有症状的病毒感染这么重要呢?”我问道。
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“因为我们正在寻找下一个病毒大暴发。”她说。
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下一个病毒大暴发,也就是我在本书开头的时候提到的那个概念,全世界的疾病科学家都会经常提到。他们对其进行反复地思考,深入地研讨,早已习惯有人询问相关问题。这个谜团到目前为止还没有解开,尽管他们继续工作或者讨论过去的流行病,下一个病毒大暴发这样的想法一直存在于他们的脑海中。
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现在称得上传染病老大的就数艾滋病了,迄今为止它的终极威力(危害范围和接触面积)还无法预测。目前约有3 000万人死于艾滋病,约3 400万人携带艾滋病生活,这样的感染还在继续,完全看不到尽头。小儿麻痹症也曾是一枚巨头,至少在美国是,它在那里享有非同寻常的臭名,因为它感染的一个人后来成为了美国总统。小儿麻痹症传染最严重的几年中,也有成千上万的孩子遭受病痛的折磨,很多孩子不幸遇难或身患残疾,公众面对如此肆虐的疾病就像小鹿见到刺眼的车头灯一样瞠目结舌,束手无策。小儿麻痹症的蔓延还使大规模医学研究的筹资方式和管理方式发生了巨大的变化。20世纪传染病巨头中的老大要数1918~1919年的大流感了。在这之前,北美大陆上的天花对本地人来说也算是举足轻重的一位,1520年随远征军从西班牙出发,还帮助柯尔特斯征服了墨西哥。由此再看两个世纪之前的欧洲,当时的黑死病,可能是鼠疫的一种,不管引起这场瘟疫的细菌是杆菌还是其他更加神秘的病菌(最近很多历史学家在争论这个问题),黑死病都毋庸置疑是当时引起人类死亡的一种威胁极大的疾病,在1347~1352年间,至少有30%的欧洲人死于这种传染病。
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综上所述:如果一个群体生机勃勃,人口密度高,其中存在新传染病的话,感染只是时间问题。
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你可能注意到这些老大虽然不全是病毒(瘟疫除外),但大多数都是。既然现代抗生素可以广泛使用,大幅度降低了细菌的致命率,那么我们笃定下一个大暴发还是病毒。
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为了弄清为什么有的病毒性疾病暴发有如此严重的后果,有的甚至造成严重的灾难,而有些病毒只是一闪而过,或者不带来任何伤害就悄无声息地消逝了,我们来考虑病毒活动的两个方面:传染性和毒性。这是两个非常重要的参数,就像速度和质量一样,起着决定性的作用。在其他几个因素的共同作用下,这两个因素很大程度上决定了病毒暴发的整体规模。二者都不是恒定不变的,它们会发生变化,而且两者之间的关系是相对的。两者反映的是病毒与其宿主和病毒与外界的联系。这两者反映的是外部环境,而不只是微生物本身。传染性和毒性就是病毒生态学的阴阳两面。
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关于传染性,最简单的描述就是病毒生存需要进行复制和传播,类似这样的表述你肯定早就听说过。病毒只能在宿主细胞中进行复制,原因之前已经讲过。传播是指病毒从一个宿主到下一个宿主,传染性就是指病毒传播所具备的一系列的属性。病毒体能否聚集在宿主的喉咙或者呼吸道中,惹恼宿主让他咳嗽或打喷嚏,从而借助这种力量将病毒扩散出去?病毒进入外部环境之后,它们能否经受住干燥和紫外线的考验,哪怕是几分钟?当入侵到一个新个体当中时,它们能否在不同种类黏膜(在鼻腔里、喉咙里、眼睛里)上落脚,然后附着在上面,再进入细胞开始另一轮的复制过程?如果这一系列步骤都能顺利完成的话,这种病毒就具有很强的传染性,可以通过空气从一个宿主传染给另一个宿主。
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幸运的是,不是所有的病毒都能通过空气传播。如果HIV-1能够通过空气传播的话,你我可能早已不在人世了。如果狂犬病毒可以通过空气传播的话,它可能就是世界上最恐怖的病原体。流感适合空气传播,这也是为什么它的新菌株在几天之内就能传遍全世界的原因。SARS病毒也是通过这个途径传播的或者通过喷嚏和咳嗽时的飞沫传播,如我们所见,它可以悬浮在宾馆的走廊里,可以游离于飞机的客舱中,如此大容量的环境,再加上其致命率高达10%,就是它在2003年让很多熟知它的人不寒而栗的原因。但是其他病毒采取其他传播途径,每种途径都有自己的优势和劣势。
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口粪传播途径听起来恶心,不过却很常见。这种传播途径对一些病毒很有效,因为宿主生物(包括人类)经常很无奈,尤其是居住在高密度的群体中,他们所喝的水或所吃的食物很可能被其他成员的排泄物所污染。这也是在下雨的难民营会有孩子死于脱水的原因之一。病毒由口腔进入,在宿主的腹部或肠道进行复制,造成胃肠道疾病,从而引起严重的腹泻,病毒可能会扩散到身体其他部位,不过也可能不会。腹泻对于这种病毒来说是有效传播策略中的一步。以这种方式传播的病毒将会在外部环境中面临很大的困难,因为他们需要在污井附近逗留一至两天,直到饥渴难耐的人过去喝那里的水。有一整类病毒就是靠这种途径传播的,叫肠道病毒,包括小儿麻痹症病毒和另外约70种病毒,它们都袭击人的肠道,大多数只感染人类,不会引起人畜共患病。很显然,它们没必要再去感染动物,因为拥挤的人类世界已经足以维持它们的生存了。
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血源性病毒的传播途径相对复杂。一般来说,这种传播途径需要依靠第三方——传染媒介。病毒在宿主血液中进行充分的复制从而制造严重的病毒血(就是充满病毒体的血液)。传染媒介(一种吸血昆虫或其他一些节肢动物)一定要到宿主身上美餐一顿,也就是叮咬宿主,它们将宿主的血液连同病毒血咕噜咕噜啜饮一番之后带走。传染媒介本身必须是一位好客的宿主,这样病毒才可以在它们身体当中进行复制,产生更多的病毒血,病毒血要达到传染媒介的口腔部位,并且时刻准备释放出去。然后当传染媒介叮咬宿主的时候释放出病毒血(就像吐出抗血凝唾液一样)。黄热病毒,西尼罗河病毒还有登革热病毒都是这样传播的,这种传播方式有优势,也有劣势。
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劣势在于靠媒介传播需要借助两种环境:脊椎动物的血流和节肢动物的腹腔。病毒在一种环境中生长良好在另外的环境中很可能就完全无法生存,所以这种病毒必须准备两套遗传基因。这种传播途径的优势在于血液传播病毒拥有一个载体,这个载体可以带着病毒不辞劳顿,如饥似渴地去寻找新的宿主。打喷嚏产生的空气飞沫一定是朝下风向飘走的,多少都有些随意,但蚊子却能逆风行进,盯着受害者朝上风向飞去。正因为此,媒介传播才成为如此有效的传播途径。
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血源性病毒也可以通过皮下注射和输血传染给新宿主,但是这样的传播机会是现代才有的,具有偶然性,对于由进化形成的传统的传播途径只是一种随机的补充。埃博拉病毒和艾滋病毒是两种特性完全不同的病毒,适应环境的策略也大不一样,但是它们都能很好地通过针头传播,丙型肝炎病毒也是如此。
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至于埃博拉病毒,它在人与人之间传播也是在人们亲密接触的环境中通过血液的沾染而得以实现的,比如在一个人照顾另外一个人的时候。在刚果的一家诊所里有一位修女,双手因龟裂出现了一些小口子,她只用了几分钟清理了小诊所地板上带血的痢疾排泄物,这就足以让她感染埃博拉病毒。这是一种特殊的传播方式,以何种方式传播要看病毒本身。埃博拉病毒的普通传播方式就是借助某种传播媒介(迄今为止依然未知)作为它的存储宿主,以某种方式在个体之间传播。普通传播方式足以使埃博拉病毒生生不息。特殊的传播方式可以为它们掀起一场复制狂潮,让它们的恶名极度响亮,但不久便会招致杀身之祸。在非洲各个小诊所中埃博拉病毒通过带血的抹布和用过的针头在人与人之间传播,这并不是它生存下去的长久之计,这种传播方式只不过偶尔采用,在埃博拉病毒广泛的进化史中几乎没有任何意义(至少到目前为止是这样的)。
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一般情况下,埃博拉病毒没必要通过血液接触传播。假如中非森林中的果蝠携带埃博拉病毒的话,因为到目前为止这只是怀疑尚未证实,那么当果蝠之间发生性交,或幼儿哺乳,或梳理羽毛,或呼吸相闻,或撕咬打闹,或其他各种形式的近距离接触都可能使病毒在它们之间传播。研究埃博拉病毒这一点时,我们只能靠猜测。一只果蝠的尿液掉进另一只果蝠的眼里,几只果蝠同吃一个沾满唾液的水果,或者叮咬果蝠的吸血臭虫,这些是否能够成为埃博拉病毒的传播途径?沾满唾液的水果或许可以解释为什么黑猩猩和大猩猩会感染埃博拉病毒,但是叮咬果蝠的臭虫(确实有这种东西,和床虱类似),可能会让我们想起一种叫埃博拉臭虫的寄生专家,但这一切都只是猜测。将来我们甚至可能会得出这样的结论:非洲蜜蜂自然携带埃博拉病毒,就像它们采蜜的花朵上自然携带花粉一样,果蝠、大猩猩、黑猩猩和所有吃花朵和水果的动物可以通过吞食这些花和水果而感染埃博拉病毒。埃博拉病毒沾过的花——这对我的假设是个不错的讽刺,但是请注意这都是我自己杜撰的,没有任何依据可言。
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性传播对那些对外界环境抵抗力差的病毒是一种不错的传播策略。这种传播途径不需要与外部环境接触,不需要暴露在光照和干燥的空气中。在性交过程中宿主生殖器和黏膜表面的细胞发生直接的亲密接触,病毒体就可以直接从一个个体传染给另一个个体,而且仅仅摩擦(不需要按压)就可能造成感染。性传播是一种保守的策略,为病毒传播降低了风险,也免去了病毒寻找防御措施来对抗干燥和阳光的必要。但是这种传播方式也有弊端——显然这种传播机会相对较少。就连最好色的人类也不像他们声称的那样频繁发生性交。所以依靠性传播的病毒一般比较耐心,它们要经历漫长的潜伏期,在间歇性复发之余(如疱疹病毒)进行缓慢地复制(就像HIV-1和乙肝病毒),复制到一定程度再次暴发。病毒在宿主体内的这种耐心为它们赢得了更多的时间,利用这些时间它们可以遇到更多的性交对象,进而得以继续传播。
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垂直传播就是母婴传播,是另外一种缓慢而谨慎的传播方式。在动物怀孕,生产或者(就哺乳动物而言)哺乳幼崽的时候,病毒会以这种传播方式传播。比如HIV-1就能够从母体通过胎盘传给胎儿,通过产道传给新生儿,或者通过母乳喂养传给婴儿,但是这些传播都是可以避免的,提前服用药物可以降低母婴传播的可能性。风疹(通常被认为是一种德国麻疹)就是由一种能够通过垂直传播和空气传播的病毒引起的,这种病毒能够杀死胎儿或者为胎儿带来非常严重的伤害,包括心跳紊乱,失明或失聪等疾病。这就是为什么在风疹疫苗出现之前,建议年轻女孩主动感染风疹病毒,忍受一场温和的发作之后便可以获得长期免疫——至少在育龄之前。从严格的进化角度来看,仅仅依靠垂直传播不能使风疹病毒成为常胜将军。一个流产的胎儿,或一个有心脏病的失明的孩子都很有可能无法使风疹继续传播下去,就像一位携带埃博拉病毒的刚果修女成为埃博拉病毒传播的终点一样。
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不管一种病毒倾向以何种方式传播——空气传播、口粪传播、血源性传播、性接触传播、垂直传播或者像狂犬病毒一样仅仅通过哺乳动物的唾液传播,存在一个普遍真理就是单纯依靠传播途径无法使病毒传播开来,它发挥的作用只是生态学阴阳两面中的一面。
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另一面就是毒性,毒性的内容更加复杂。实际上毒性这个词过于艳丽,属于一种相对概念,一些专家不喜欢用这个词,他们愿意用“致病性”,这两个词几乎是同义词但稍有差别。致病性是指微生物引起疾病的能力,而毒性是指这种疾病的严重程度,尤其相比于和其他类似种类的病原体引起的疾病。说病毒具有毒性听起来似乎是无谓的重复,毕竟这个名词和形容词来自同一个词根。但是如果“病毒”听到后还原其最初的叫法“有毒的黏液”,那么“致病性”就会问:“毒性有多大呀?”一种寄宿在特定宿主中的特定病毒的毒性将会告诉你这两者的进化历史。
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毒性将会告诉你什么呢?这是最复杂的一部分。说起毒性我们大多数人都听说过这个老生常谈的故事:成功寄生的第一法则就是不要杀死宿主,一位医学史学家将这一观点追溯到了路易·巴斯德,巴斯德指出效率最高的寄生生物是那种“能和宿主和谐共存”的生物,因此无症状感染应该是“寄生的理想状态”。秦瑟在《老鼠,虱子和历史》中也提出了相同的观点,他通过长时间观察一种寄生生物和一种宿主发现,二者在进化中不断适应,最终“入侵者和被入侵者达到了相互容忍的状态”,麦克法伦·伯内特也这样认为:
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总之,当两种生物体发展成宿主——寄生关系时,寄生生物能生存下来一定是宿主为其提供了最优质的服务,寄生生物不但没有被宿主所摧毁,反而和宿主发展了一种平衡和谐的关系,宿主生物体内的物质足够为寄生生物的生长和复制提供能量,而由此消耗的能量还不至于造成宿主死亡。
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乍眼一看,好像挺有道理,可有些人——至少那些没学过寄生生物进化论的人,却认为这种观点很武断。然而就连秦瑟和伯内特这些知名的专家,对于他们为何认同这一观点也没有正面回答,他们肯定知道这一“法则”仅仅是对个别案例的概括,有一定的意义。但是一些声名显赫的病毒确实会杀死宿主,致命率可达99%,而且还可以在一段时间内保持这个记录,这是众所周知的,狂犬病毒和HIV-1就是最恰当的例子。然而,问题的关键不是病毒是否会杀死宿主,而是何时下手。
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“杀死自己宿主的致病有机体不久便会为自身的生存带来危机,”历史学家威廉·H·麦克尼尔(William H. McNeill)在他1976年里程碑式的《瘟疫和人类》(Plagues and Peoples)中写道,“因为病毒发现新宿主必须足够频繁,足够迅速,这样才能代代相传,延续命脉。”麦克尼尔是对的,这段陈述的关键在于“迅速”。时间就是生命,致病有机体慢慢杀死宿主,虽残酷无情,却避开了生存危机。
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