漫画/陈存昌
不是病毒生活在我们的世界里,而是我们生活在病毒的海洋里,它们是所有生态系统的重要部分,甚至人类有8%的DNA来源于病毒,而且病毒的进化速度是人类的4000万倍。永不停歇的“军备竞赛”,才是对人类与病毒关系的准确描述。1918年大流感结束至今,导致千万级人口死亡的传染病未再现身。但这不是和平,不过是休战——我们知道它会一来再来,但不知何时、何地
我们生活在病毒的海洋里
自人类祖先诞生在这个星球上,我们和病毒起码已经打了25万年的交道。但如果把25万年比作1天,人类是在最后1分钟,才开始认识这位老对手。病毒学在20世纪20年代才真正出现。
随着物理学特别是电磁学的发展,1937年第一台扫描透射电子显微镜问世,生物学家才第一次看到病毒的真容:病毒一般由两种物质构成,即蛋白质衣壳包裹核酸遗传物质(DNA或RNA)。和细菌不同,病毒甚至称不上是真正的生命。多数细菌可以独立生存,进入人体只求“营养”,并非一定侵入细胞。但病毒没有独立的代谢和能量转化系统,唯有侵入其他生命体的细胞,借助细胞加工遗传物质才能繁衍。
但这些简单的家伙,才是地球真正的“原始”居民。不是病毒生活在我们的世界里,而是我们生活在病毒的海洋里。它们是所有生态系统的重要部分,我们呼吸的氧气很大一部分是在病毒的帮助下生产的,我们所在的这颗星球的温度也和病毒的活动息息相关。甚至科学家发现,人类有8%的DNA来源于病毒。
人类能脱颖而出,病毒功不可没。古老的鼻病毒可以训练我们的免疫系统不会出现过度反应。如果没有病毒,我们甚至可能没法“出生”——胎盘的进化就来自病毒的贡献。科学家认为,大约1亿年前,哺乳动物的祖先感染了一种病毒,这种病毒把抵御免疫系统攻击的能力转移给了哺乳动物。胎儿的血型、基因与母亲不同,却可以免受免疫系统攻击,就是因为胎盘拥有了欺骗免疫系统的能力。
一个人一生中,要被500~600甚至1000种不同的病毒攻击,多数攻击都被人体的免疫系统击败。病毒入侵和复制的速度极快,六小时内可以产生10万拷贝。而且每种病毒的攻击目标和方式不一样,一些病毒攻击表皮细胞,留下可怖的疤痕,但真正让人丧命的,是在人体内部器官进行复制的病毒。狂犬病毒是绝少能造成100%感染者死亡的病毒,它可以摧毁中枢神经系统。同样危险的呼吸道病毒,如SARS或流感病毒,则会破坏呼吸道和肺部细胞。免疫反应可能会阻塞肺部,使肺部不能正常工作,致人死亡。
对付病毒的武器越来越多
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年的寨卡病毒疫情和自2018年开始的埃博拉疫情,还有当下的新型冠状病毒肺炎,均由病毒引起。而这只是人类在漫长历史中,和病毒狭路相逢的众多战役中的几例。
据《中国古代疫情年表》统计:从公元前243年到公元1911年的2154年里,中国发生重大疫情352次,平均6.1年发生一次。有研究者认为,仅天花杀死的人,就可能比人类史上所有战争加起来还多。这种由天花病毒引起的烈性传染病致死率高达30%。据美国科普作家卡尔·齐默所作的《病毒星球》一书,1400~1800年,仅在欧洲,每百年就有大约5亿人死于天花,受害者甚至包括俄罗斯沙皇彼得二世、英国女王玛丽二世。
在病毒感染的传染病面前,无力反抗曾是人类的常态。直到20世纪真正认识这个对手之前,人类应对疫病,仍是隔离、草药、巫术和“祈求”。但人们一直在不屈不挠地寻找战胜病毒的武器。18世纪,英国医生爱德华·琴纳在奶牛场发现,奶牛也会得天花,即牛痘,但从未死亡,而且牛场的挤奶工从来没人得过天花。1796年,琴纳从一个奶场女工手上牛痘脓包中提取出世界上第一个疫苗。人体的免疫细胞会存储如何识别和击败病毒的信息,受到同样病毒的二次攻击时,会产生抗体。从此,人类学会了通过注入微量病毒或战斗力不强的同类病毒,让人体预先产生抗力,预防病毒感染。长久的束手无措后,人类以这种方式第一次向病毒发起了反击。1977年,索马里记录了世界上最后一例天花。1980年5月8日,世卫组织正式宣布,全世界已消灭天花。这个和人类缠斗了几千年的烈性病毒,被击败了。
随着分子生物技术、生物化学、遗传学和免疫学的迅速发展,针对不同传染病及非传染病的亚单位疫苗、重组疫苗、核酸疫苗等新型疫苗不断问世。有研究显示,通过疫苗接种,全球每年死亡人数减少300万例,平均每分钟就有约5人因接种疫苗被挽救了性命。随着药物化学等学科的发展,血清和抗病毒药物也相继被发明。对付病毒的称手武器越来越多。
病毒进化速度是人类的4000万倍
疫苗和随后抗生素的出现,人们曾一度乐观,甚至宣布“科学和技术已彻底改变了人类对于宇宙、对于人类在宇宙中的位置、位于人类自身的生理和心理系统的观念。人类对大自然的控制已经大大扩展,包括人类对付疾病和危及人类生命和健康的其他威胁的能力”。还有人预测:足够的食物加之微生物控制方面的科学突破,显微镜下地球上的所有灾星都将被灭除。
直到埃博拉病毒登上历史舞台,才捅破人们幻想的泡沫。研究者很快发现,对这种新病毒,除了隔离,别无他法。1989年5月,科学家们在华盛顿聚会,试图说明地球上的致病微生物远远没有被击败,相反,正在对人类构成越来越大的威胁。证据之一是:病毒正在迅速发生变异。人类还没来得及放下手中庆祝的香槟,就领教了病毒真正的杀手锏:它们的差异性极大,且不断突变。病毒的进化速度是人类的4000万倍。它们结构简单,基因组复制时缺少严格的校对机制,常出现差错,发生变异。某些病毒还可能发生重组,即当宿主同时感染多种病毒,病毒间可能交换基因,产生全新的病毒。
这意味着,人类将不断遭遇新兴的病毒,而免疫系统对新兴病毒一无所知,没有抗体“储备”,新药与疫苗研制的速度更是难以跟上病毒变异的速度。研发需要经过种子毒株筛选和试剂、动物模型下交叉保护力试验,以及临床试验的安全性、有效性验证三个无法绕过的环节,一般需数年之久。
而且多数抗病毒药物只能起到抑制病毒的作用,而非杀死。一是病毒突变速度远快于药物研发速度。二是因为病毒将自己的遗传物质插入宿主细胞内进行复制,能干扰病毒复制的药,难免会引起人体细胞的功能异常。所以人类虽已能用抗生素对抗不少细菌,但安全性问题仍极大限制着抗病毒药物的研发。何况病毒种类多、共性少,很难找到广谱的抗病毒药物。这就决定了对绝大多数病毒感染,人类尚没有特效药。
永远难以逃脱生态系统的局限是人类的宿命。不管我们高兴与否,我们都处在食物链之中……
永不停歇的“军备竞赛”
在研究者看来,永不停歇的“军备竞赛”,才是对人类与病毒关系的准确描述。
20世纪以来,人类研发疫苗、药物与病毒对抗,而病毒在与人类的斗争中不断变异。城镇化和越来越频繁的人口流动,则为病毒传播提供了新的温床。而每一场与病毒的战役,都促使医学工作者、科学家乃至治理者,更新手中的“武器”,不仅是疫苗和药物——我们主动设立防线。1918年大流感加速了公共卫生标准化,许多永久性的公共卫生机构在大流感中得到确立和保留,各国疾病监控体系逐步建立。
我们主动预测动向。1947年,世卫组织启动全球流感计划,负责监测全球最新传播的流感病毒株。如今每年的流感季,世卫组织都会根据“当季流行”,建议应对所需的流感疫苗。
我们完善应急体系。2003年的SARS直接推动了世卫组织的重大改革。2005年,《国际卫生条例》得以修订,设立国际关注的突发公共卫生事件(PHEIC)机制,要求“不论其起因和来源是什么”,成员有义务直报任何会引起国际关注的公共卫生突发事件,明确要求各成员应当建立应急体系。
随着科技发展,我们开始主动掌握“敌情”。2018年2月,《科学》杂志发表文章,全球病毒组计划启动,计划通过病毒监测和样品搜集,一方面获得“病毒生态学”大数据,包括宿主范围、地理分布和流行病学;另一方面通过测序病毒基因组获得数据库,建立一个综合自然病毒生态学和遗传学的病毒超级数据谱,建立一个病毒威胁和传染性疾病的全球大数据库。通过这个计划,人类将能对每个病毒科的数千名成员进行比较分析,识别最具潜在威胁的病毒。
1918年大流感结束至今,导致千万级人口死亡的传染病未再现身。但这不是和平,不过是休战——我们知道它会一来再来,但不知何时、何地。
唯有常如寇至、枕戈待旦。
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