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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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病毒的传染性和毒性时刻相互影响,相互作用,在动态中保持平衡,而这一动态平衡的平衡点在哪儿呢?这要看情况。有的病毒就算杀死所有宿主,也可以长期传染下去,是因为它能够在上一个宿主死去之前找到下一个新的宿主。狂犬病毒就是这样一种病毒,这种病毒的宿主通常是狗、狐狸、臭鼬或其他一些食肉哺乳动物,一般牙齿锋利,嗜好吃肉。狂犬病毒通过感染宿主大脑,使宿主行为突然暴发出侵略性,从而诱使发疯的动物放肆地狂咬。在此期间,病毒在感染宿主大脑的同时还会感染宿主的唾液腺,因此病毒可以成功地感染被咬的受害者。就算原来的宿主最后死了,或者被律师艾蒂科斯·芬奇(Atticus Finch)的老来复枪打死了,病毒的传染依然不受影响。
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狂犬病有时还会出现在牛、马身上,但很少听说,可能是因为食草动物很少愤怒地撕咬,也就无法由此传播病毒。一头感染狂犬病的疯牛或许会发出令人可怜的嚎叫声,或一头撞到墙上,但却很难混到乡间小路上追着来往的路人疯狂地咆哮。在非洲东部,偶然会有狂犬病毒在骆驼中暴发的新闻,这使饲养骆驼的牧民非常担心,因为单峰骆驼最令人讨厌的一点就是咬人。最近一封由乌干达东北边境发来的快信称,一头感染狂犬病毒的骆驼发疯了,“它上蹿下跳,咬伤其他动物之后最终死去。”另外一例来自苏丹,一头得了狂犬病的骆驼变得异常激动,有时会破坏无生命的东西,有时还会咬伤自己的腿。咬伤自己的腿倒并无大碍,关键是这反映出这种病毒很固执。就连感染狂犬病的人类在发病后期剧烈挣扎的时候,也可能通过咬伤他人导致传染。根据世界卫生组织的报告,还没有确认有这种案例,但有时会采取一些预防措施。几年前,曾经有一位柬埔寨农民,被患狂犬病的狗咬伤后暴发了狂犬病,在发病后期,他出现了幻觉,还剧烈抽搐,最后情况越来越糟,“他像狗一样狂吠,”他妻子后来回忆时说,“我们用链子拴住他,把他锁了起来。”
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HIV-1和狂犬病毒一样,所有宿主几乎无一例外都会被杀死。细想致命性最强的病毒变种的话,在复合抗逆转录病毒疗法生效之前阴云密布的几十年中,毋庸置疑就是HIV-1,可能现在依然还是(时间将会证明一切)。在几类HIV呈阳性的感染者中,死亡率有所下降(主要是那些人能够买到昂贵的混合药物的鸡尾酒),但是没有人敢说这种病毒本身开始变得温和。艾滋病毒本质上是一种行动缓慢的生物,所以和绵羊髓鞘脱落病毒、猫免疫缺陷病毒、马传染性贫血病毒这些行动迟缓的病毒,一并归为慢病毒属(lentivirus genus,源于拉丁文lentus,意思是慢)。HIV-1可以进入人体的血液循环,在人体内生存十年或者更长的时间,在此期间逐步缓慢地复制,躲避身体的防御系统,造成病毒数量大幅度波动,一点一点摧毁调节免疫机能的细胞,最后成熟的艾滋病毒放出致命一击。就在这个过程中,尤其是感染的早期(当病毒血含量走高,还未回落之前),病毒有充分的时间和机会在人与人之间传染。之后在我们研究艾滋病毒最初是怎样蔓延的问题时,病毒又赢得了更多的时间和机会去感染。与此同时可以充分表明进化可能诱使人体免疫缺损病毒发生了多种多样的变化,多种多样的适应形式,多种多样的新倾向,但是却没有理由想象任何一类变种的致命性会有所降低。
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病毒毒性降低最著名的例子就是澳大利亚兔子的黏液瘤,这个例子已然成了范例。黏液瘤病不是人畜共患病,但却在科学家弄清病毒毒性是怎样在进化中调节的问题中发挥了微小却很重要的作用。
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故事发生在19世纪中期,一位白人地主托马斯·奥斯汀(Thomas Austin)突发奇想,要把欧洲的野生兔子引入澳大利亚。奥斯汀是一位“对新鲜事物适应能力极强的人”,就是说他是一位固执的非本土动物和植物移植者,他还向澳大利亚赠送过麻雀。1859年,24只兔子从英格兰用船运到了奥斯汀那里。他并不是第一个向澳大利亚引进兔子的人,但他却是第一个引进野生兔子的人。因为喜欢在笼子里养的温和的家兔,这些兔子也在笼子里养了很久,他把它们散养在维多利亚的庄园里,维多利亚是澳大利亚本土最南端的一个州。这些兔子不受家的束缚,还能在野外生存,自然而然繁殖得很快,(毕竟是兔子)奥斯汀引进的那些兔子和它们的后代进行疯狂地繁殖。当初他如果只是想享受射猎兔子的快乐,或用兔子充当猎狗的猎物,那么,实际情况远不是他想象的那样。仅仅六年间,在他庄园里就杀死了两万只兔子,从庄园的四面八方逃走的还不计其数。
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到1880年,这些兔子越过墨累河来到了新南威尔士州,并由此继续向北向西扩散,这支兔子队伍的前锋以大约每年70英里的速度向前推进,步伐强悍,令人畏惧,这还包括偶尔停下来休养生息,繁衍后代的时间。几十年过去了,毫无疑问,情况变得越来越糟。到1950年,澳大利亚大约有6亿这种兔子,与当地的野生动物和家畜竞争食物和水,澳大利亚人实在忍无可忍,决定立即采取措施整治这些兔子。
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同年,澳大利亚政府同意由巴西引进一种兔痘病毒,是一种黏液瘤,这种病毒会感染巴西兔子,但不会造成很大的伤害,它在巴西本土,在熟悉的宿主身上只会引起小面积皮肤溃疡,而且不会扩大,慢慢就会痊愈。但是巴西兔子属于南美森林兔(Sylvilagus brasiliensis),有实验证明欧洲兔子感染这种美洲病毒的后果会极为严重。
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没错,黏液瘤确实如瘟疫一般杀死了99.6%被感染的兔子,这些在澳大利亚的欧洲兔子,至少在最初几年确实如此。这些兔子身上也出现了溃疡,但不是小面积的,是范围很大的溃疡性病变,而且不光出现在皮肤上,全身所有器官上都有,情况非常严重,不到两周就可以杀死一只兔子。这种病毒主要由蚊子传播,澳大利亚的蚊子不仅数量庞大,嗜血如命,还如饥似渴地想喝新物种的血。病毒的传播貌似是物理性的,而不是生物性的——就是说病毒体会沾在蚊子嘴上,而不会在蚊子胃部或唾液腺内复制而产生有毒物质。这种物理性的传播方式是媒介传播中比较笨拙的一种,很简单,在某种情况下也很有效。
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实验性地释放了几次病毒之后,黏液瘤把兔子控制在了墨累河谷,引起了一场“壮观的动物流行病”,之所以这样叫可能是因为这种病的传播速度和规模“是传染病史上前所未有的”。这要感谢蚊子和蚊子所乘的微风,不然病毒也不能传播得那么快。成千上万只兔子的尸体在维多利亚州、新南威尔士州、昆士兰州像小山一样堆了起来。除了那些兔子的同情者和靠廉价兔子皮毛谋生的人,这样的结果简直是大快人心。就在十年间,发生了两件事:一是病毒的毒性降低了,而幸存兔子对这种病毒的抵抗性增强了。另外,死亡率下降了,兔子数量开始回升。用简单的视角从短期来看事情就是这样的,还可以得出一个浅显的结论:进化可以降低病毒的毒性,病毒和宿主趋向于“更加相互包容”的状态。
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呃,不太确切。事实是由一位叫弗兰克·芬奈儿(Frank Fenner)的澳大利亚微生物学家和他的同事通过认真的试验梳理出来的,实际上,病毒的毒性从最初的极限值,99%以上,迅速下降,然后平稳地保持在一个相对较低的水平,不过也相当高。你能相信“仅仅”90%的死亡率能使病毒和宿主相互包容吗?我也不信。这种病毒的最大毒性和刚果村的埃博拉病毒的致死率一样高。但是芬奈儿发现就是这样。他和他的同事从野外采集了很多病毒样本,然后在圈养的干净健康的兔子身上进行感染测试,然后再将每个样本的感染情况与其他的进行对比,由此来研究病毒毒性的变化。他们发现这种病毒的变种具有广泛的多样性,为了分析研究,他们将这些变种按致命性由高到低,划分成澳大利亚黏液瘤的五个等级。第一级是原始品种,致死率接近100%,第二等级致死率高于95%,第三级,在五个等级中处于中游,致死率也在70%到95%之间,第四级稍稍温和些,第五级是病毒的衰减版(引起的症状很轻微),极少数兔子会死,非常适合用作疫苗。
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这五个等级在被感染兔子当中分别占有多大比例呢?芬奈儿和他的同事们通过从野外采集样本,测试确定存在各个等级,再跟踪随时间改变比例优势的变化,希望能回答一些基本的问题,主要有:病毒的毒性真的在变得越来越小吗?兔子和微生物的相互进化正在朝着秦瑟所说的“更好地相互包容”的方向发展吗,就像那种无害的第五级?黏液瘤会学着杀死宿主吗?
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答案是否定的,十年之后,芬奈儿和他的同事发现第三级黏液瘤占有主导优势,而且兔子的死亡率还在70%以上,占所有采集样本一半以上。致病性最强的一种(第一级)几乎销声匿迹,最无害的一种(第五级)依然罕见。情况看似稳定下来了。
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但是真的稳定下来了吗?十年在进化的漫漫长路中只不过是白驹过隙,甚至对繁殖迅速的病毒和兔子来说也是一眨眼的工夫。弗兰克·芬奈儿继续观察。
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又过了20年,他报告称有一个很重大的变化:到1980年,第三级黏液瘤原来占采集样本的一半,现在变成了三分之二。高致病性却不是总能致命,第三极黏液瘤在野外繁荣生长,属于成功进化的一例。很温和的品种,第五级,现已消失殆尽,它并不是没有竞争力,而是出于某种原因,似乎没能通过达尔文的测试:不适者被淘汰。
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这个出乎意料的结果该由什么来解释呢?芬奈儿敏锐地推测到病毒毒性和传播性的动态关系或许可以。他用捕获的兔子和蚊子将所有病毒按等级一一进行测试,发现传播速率和兔子皮肤上的可用病毒的数量有关系。病变越多,或者病变持续时间越长,就意味着可用病毒越多。沾在蚊子嘴上的病毒越多,传播的机会就越大。但是“可用病毒”假定是活兔子身上的,仍然流着热血的,也就是传染媒介依然感兴趣的,死去的僵硬的兔子不会引起蚊子的注意。在两种极端的感染结果之间,也就是在治愈的兔子和死去的兔子之间,芬奈儿发现了一个平衡点。
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“实验室研究表明所有能产生病变的品种都能为病毒的传播提供充足的病毒,”他写道。但是具有高致病性的病毒(第一级和第二级)会很快将兔子杀死,“速度太快,因此病变的传染性只能持续几天”。稍温和的品种(第四级和第五级)产生的病变很快就愈合了。他还说,对迅速愈合的报复就是,“被第三级病毒感染的兔子,在死去之前的那段时间里一直都具有很高的传染性,而有幸没死的兔子的传染时间就更长。”第三级,记住仍然能够导致接触病毒的675只兔子死亡。经过三十年的研究发现黏液瘤病毒的这种极其致命的毒性水平,可以最大化它的传播性。这种病毒能杀死大多数被感染的兔子,也能保证自身的生存,维系持续不断的感染。
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这是寄生生物成功寄生的第一例吗?黏液瘤在澳大利亚的成功表明有些东西和我之前提到的传统智慧的结晶有所不同。不是不要杀死你的宿主,而是不要过河拆桥。
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是谁制定的这些规则?如果你不是一位创世论者,你会发现根本没有人制定这些规则,那这些规则是哪儿来的呢?是进化来的,是由进化的刻刀从茫茫宇宙般无限的可能当中雕琢出来的生活史策略,这些规则之所以能延续下来是因为它们行之有效。这在达尔文的进化论中可见一斑:后代渐变,自然选择,适者生存。唯一的惊喜,如果算作惊喜的话,就是病毒进化起来和清醒的活体生物毫无差别。
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