谁是下一场流行病的主角

2011-11-08 08:43编译胡德良
科学24小时 2011年11期
关键词:传染给流行病宿主

编译|胡德良

谁是下一场流行病的主角

编译|胡德良

下一个微生物杀手可能会爆发于非洲的雨林中,也可能会爆发自家养的宠物……

美国著名的进化生物学家贾里德·戴蒙德教授登上从香港返回洛杉矶的飞机后不久,邻座的一位女乘客就开始打喷嚏。她打了又打,然后又开始咳嗽,最后想呕吐,从前面座位靠背处拿出呕吐用袋,吐进袋里……她站起身来挤出去,步履蹒跚地朝飞机前部的洗手间走去。显然,那位女乘客很难受,但是戴蒙德当时的感觉并不是对她的同情,而是感到害怕。因此,他要求飞机上的乘务员为他换个座位,尽可能离那位女乘客远远的。

此时,戴蒙德想到了另外一个病人——来自中国广东省的一名男子。2003年2月21日,那名男子在香港京华国际大酒店911房间住了一夜。不幸的是,他得了严重急性呼吸综合征(SARS)。

在短暂的留居过程中,那名男子掀起了一场SARS的“超级传播”事件:在该酒店的宾客及来访者中,至少有16人感染了SARS病毒;随着那些宾客和来访者的活动,整个亚洲、欧洲和北美洲又引发了几百个SARS病例。三个月之后,在他房门外的地毯上和宾馆电梯附近获取了SARS病毒的遗传学证据。可以初步判断,911房间的那名男子是此次SARS流行的传染源。

戴蒙德并没有因感染SARS而死亡,但他的经历充分说明了神奇而不可阻挡的传染病具有它可怕的一面。全球化、气候变化以及耐药性的威胁等因素共同为一场劲头十足的病毒风暴搭建了一个舞台。在这种情况下,一种病原体——也许是另外一种人类免疫缺陷病毒(HIV)或者是另外一种天花可能会当场爆发,以致于我们还没来得及作出任何反应,就会使几百万人因此而殒命。

病原体悖论

想象一下:把我们的身体当成微型生物的“栖息地”,就像一片森林为许多物种提供了栖息地一样。这些物种包括虱子、蠕虫、细菌、病毒和变形虫,它们把我们的身体当作森林并生活于其中。在这些“居民”中,许多是“良民”,对我们并不会造成伤害。但是有些微生物就不怎么“善良”了,有时会制造点小病小灾,如普通感冒;有时则使我们病入膏肓,直到置我们于死地,如天花。

长期以来,微生物杀手向生物学家们提出了一个自相矛盾的问题,为什么一种微生物通过进化要毁坏其赖以生存的栖息地呢?通过类比,你可以推知:松鼠应该不会摧毁自己所居住的森林,因为如果那样的话,该物种就会很快灭绝的。

问题基于这样一个事实:为了长期生存下去,人体内的任何一种微生物必须有能力从一个受害者传播到另一个受害者。这里存在一个简单的、跟数学相关的必要条件:平均来看,对于每一个死去的或者康复后自身清除了微生物的前期受害人来说,这种细菌都必须至少使另外一个人感染。如果新感染的受害人数跟前期受害人数之比所得的平均数小于1,那么这种微生物的传播注定是要失败的。

微生物不会行走、不会飞翔,无法从一个宿主到达另一个宿主,所以它必须借助一系列邪恶的手法来传播。最常见的手法就是让人打喷嚏、闹痢疾或者长出脓疮。这些症状会使病原微生物散播到空气中,或通过粪便侵入当地供水系统中,或通过接触沾染在他人的皮肤上。而这些,正是病原微生物传播必需的。

如果说仅让人类生病而不杀死人类对病原微生物是个合理的生存策略,那么为什么某些病原体还要杀死我们呢?有时,一种病原微生物可能会对人类发起致命的攻击,这种攻击往往源自自然界的一次偶然事件。例如,这种病原微生物可能舒舒服服地适应了某些动物宿主,它平时宿居于这些动物体内,并没有产生什么致命的后果,但是这种病原微生物可能不适应人体环境,一旦感染人类,就可能会杀死人类宿主,而对于这种病毒来说,生命也算是走到了尽头。

以人类为目标,把我们人类当作首要宿主的细菌杀手,情况又怎样呢?生物学家们现在认识到,这些细菌的生存策略跟梅毒之类不同,但同样能够生存。拿霍乱菌和天花病毒来说吧,霍乱菌会引起人们腹泻,天花病毒会使人们生皮疹,两种病原微生物都可以在几天到几周的时间里置人于死地。从进化的角度来讲,在人们从感染到死亡的短暂时间里,如果致命的症状能够将上万亿的细菌或病毒传染给潜在的其他受害人,那么对这种病原微生物生存是有利的。事实上,人们死去对于我们来说是不幸的,但对于这种病原微生物来说,牺牲个别宿主是一种可以接受的代价。在进化与自然选择的世界里,只要牺牲掉一个前期感染者,能够使另外一个或一群人感染,那么对病原微生物来说就是一桩合算的买卖。

因此,病原微生物对待一种致命疾病的秘诀是,在下列两者之间获得一个平衡:其一,一旦让人类感染后就很快置之死地的概率;其二,利用人体把这种病原微生物传染给他人的效率。

这两者是相互关联的。病原微生物在引起致命的传染性症状方面效率越高(对这种病原微生物有利),在置人们于死地的速度上就越快(对这种病原微生物不利)。按照这个原则,一种病原体是通过两种途径中的一种来杀死很多人的。其中一种途径属于HIV类型,让病毒携带者存活很长时间,在几个月或几年内传染给他人;另一种途径属于天花和霍乱类型,可能会通过爆发性的症状很快置人于死地,但是在一天之内就可以传染给几十个甚至上百人。

寻找病源

对于流行病学专家来说,追踪病原微生物杀手,找到其源头是关键。致命的流行病是在人类种群中自发产生的吗?还是来自其他物种的“礼物”,经过变异后致病的?是哪些生态系统产生的流行病?趁它还没有造成太大危害的时候,我们能否一开始就将其制服呢?

一种由蚊子传播的病毒——黄热病病毒的历史可以为我们提供一些答案。黄热病是在整个历史过程中一直给人类造成危害的流行病,目前仍然流行于热带南美洲与热带非洲地区。现在,生物学家们明白了黄热病起源于热带非洲的猴子,通过蚊媒传染给热带非洲人。几百年前,热带非洲人无意中携带着黄热病毒登上了运送奴隶的船只,将病毒带到了南美洲。

蚊子叮咬了感染病毒的奴隶,反过来又把这种病毒传染给南美洲的猴子。不久以后,蚊子叮咬了感染病毒的猴子,又把黄热病毒传染给当地的人们。在当

今的委内瑞拉,卫生部监视着野生猴子(如吼猴)的情况,注意它们是否有大量的死亡现象出现。因为这种猴子特别容易遭受黄热病病毒的感染,它们可以起到一个病毒库的作用,其中的病毒可以快速且大量地传向人群。猴子的大量死亡可以作为一个预警系统,标志着需要给附近的人类接种疫苗了。

这种由动物到人的交叉感染模式是突发性传染病常见的传染过程。事实上,历史上大规模的致命疾病都来自寄居于其他物种体内的病原微生物,其中绝大多数疾病来自其他热带哺乳动物,较少的疾病来自鸟类。

仔细想一想,所有这一切都是有道理的。病原微生物所适应的每一种新型动物宿主都代表着一个新的栖息地。对于病原微生物来说,最容易的就是在紧密相关的栖息地之间来回穿梭。也就是说,病原微生物最容易从拥有某种身体化学性质的动物物种,传播到跟该物种紧密相关的、有着极为相似的身体化学性质的动物物种体内。

在热带地区,疾病来源于许多野生动物,特别是灵长类动物。不仅是人类的黄热病源自我们的灵长类亲属,而且艾滋病、登革热、乙型肝炎和间日疟等都来自这些灵长类动物。其他的致病野生动物还包括老鼠,老鼠是瘟疫和斑疹伤寒的传染源。

同时,像美国这样的温带地区,郊区的扁虱以及与人类接近的家畜身上的扁虱也对人类构成了威胁。像老鼠和花栗鼠这样的哺乳动物宿主携带莱姆病毒和野兔热病毒,而通过扁虱这个媒介将这些疾病传染给人类。人类所患的麻疹和肺结核则是从牛那里传染的。生物学家们指出,天花很可能源自骆驼,而猪和鸭子则很可能是流感病毒的宿主。

下一次流行病

当今,随着务农人员越来越少,在郊区居住的人们越来越多,情况也自然会有所改变。一直以来,自然界传染病的传播原理没有什么两样,但是现代环境——包括人类在生活上与宠物接近以及与遍地是哺乳动物的森林接近,正在把我们暴露于新的病原体储存库,我们可能会面临新的疾病传播模式的威胁。

统计数据能够说明问题:苏格兰爱丁堡大学传染性流行病学教授马克·伍尔豪斯等研究人员发现,尽管有些病原体不像看起来那么可怕,但至少有868种人类病原体既可以感染人类,又可以感染动物。

过分活跃的病原微生物包括炭疽热病菌(以2000年的邮件袭击事件著称)、埃博拉病毒和可引发感染者大出血和高烧病症的马尔堡病毒,以及引起疯牛病的朊病毒,朊病毒通过使人们的神经系统退化而置人类于死地。这些病毒引起了人类的恐慌,因为它们杀死了许多感染者。例如,在2000年,埃博拉病毒爆发,袭击了乌干达的古卢地区,在感染了这种病的425个人中,有53%的人死亡。感染疯牛病的死亡率则是百分之百。

尽管这些病原体极其致命,但它们通常一次只杀死几百人,然后就筋疲力尽了。这些病原体在人与人之间的传播效率太低,不能够传播得特别广泛;虽然死亡率达到百分之百但致死的也仍然是一小部分人。

一些传染病一旦被确诊,就比较容易控制。炭疽热可以用抗生素治疗;经过起初类似疟疾的阶段之后,埃博拉病和马尔堡病的快速发作和严重症状可以使医务人员直接确诊该病,并可直接对其实施控制。

事实上,在过去的40年中,只有来自黑猩猩的艾滋病传播开来,引起了一场全球性的流行病。

如果不是炭疽热病毒或者埃博拉病毒,那么哪些病原体可能会在人群当中引起下一次流行病呢?

新的流行病很可能会由熟悉菌种的突变株引起,特别是那些过去曾经大量繁殖出突变株并引起过瘟疫的菌种。据了解,历史上因流行病死亡人数最多的情况是由流感病毒的一个新菌株引起的。流感病毒或者霍乱病毒的突变株仍然有可能成为引起下一次流行病的主要菌种,因为它们都具备适宜传播的特性:两者都可以存留于动物宿主中或者环境中,而且都善于繁殖新菌株;两种病原体都可以高效地传播,因此这两种过去的重大疾病仍然有可能会成为威胁人类生命健康的罪恶杀手。

将来的流行病也可能会来自肺结核,结核菌已经通过耐药性机制产生了突变体,而且这种病仍然在人类中发生,特别容易在那些免疫力下降的人(包括艾滋病患者)中发病。

由宠物传播的新型病原体也可能会难以控制。除了传统的猫、狗等家养动物,宠物中的奇异品种也越来越多了。我们已经处于危险之中:我们有可能被狗感染患上狂犬病,被猫感染患上弓形虫病和猫抓病,被鹦鹉感染患上鹦鹉热。面临像疯牛病这样的流行病,现在多数人可以接受将百万头动物杀掉的现实。然而,即使证明宠物确实为一种危险的疾病提供了传播途径,但要把可爱的小狗、小兔子和小猫杀掉,仍然是很难想象的。

一旦一种致命的疾病出现后,现代社会就会提供新的方式使其盛行、传播开来。全球性的旅游、城市居住环境的密集化、气候的变化、耐药菌的进化和老龄人口数量的增加,以及通过抗生素治疗而产生免疫抑制反应人群的扩大,都可能有助于下一次大型瘟疫的发生。

当然,这里的预测都是基于经验的推测,尽管是推测,但都是以某种最先进的科学为根据的。现在是该行动的时候了!如果我们不立即付诸行动,我们将会继续重演20世纪50年代心脏病学专家们的悲剧:等待病人的心脏病发作,而很少采取措施去预防。如果确实行动起来了,我们就有可能防止下一个“艾滋病”,挽救几百万条生命,节省数十亿美元的资金。我们应该何去何从,答案似乎是显而易见的。

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