人类和病毒一场旷日持久的战争

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    发布于:2020-02-24 15:31  浏览量:456  来源:互联网

人类和病毒一场旷日持久的战争

 

文 | 《瞭望》新闻周刊记者 徐欧露

 

  1918年,第一次世界大战进入尾声。而人类新一轮的牺牲则刚刚开始。

  对手是一种只有子弹头直径三十万分之一的家伙。

  起先,只是流感,然后,高烧、肺炎。18个月的疫情中,这种病感染了世界近三分之一的人口,5000万~1亿人死亡,而当时的世界人口仅17亿。

  棺材售罄,去世的小孩只能用购物盒装起来埋葬。大街上空无一人,人们不敢交谈。后来的研究者,甚至将这次流感看作是一战实质上的休止符。奥匈帝国首先将陆军从战线撤下,对手纷纷效仿,最终,缺乏足够兵员作战的协约国和同盟国草草收场。至1920年这场大流感神秘消失前的一年里,致死人数超过第一次世界大战的全部阵亡人数。

  人们不禁要问:对手到底在哪?

 

  1 “祈求星星的照看”

 

  直到2005年,这次大流感暴发87年后,研究人员才确定了元凶——一种与甲型H1N1密切相关的病毒。它的变种——流感病毒,至今每年仍导致全球29万~65万人因呼吸道疾病而丧命。

  北京时间1月31日,世界卫生组织将新型冠状病毒肺炎列为国际关注的突发公共卫生事件(PHEIC)。此前,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年开始的刚果(金)埃博拉疫情,都曾被列为PHEIC,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。

  由脊髓灰质炎病毒引起的脊髓灰质炎,即小儿麻痹症,史前时期就有记录,埃及的绘画和雕刻描绘了四肢肌肉萎缩的人和带着拐杖走路的孩子。早在古希腊,西方“医学之父”希波克拉底就曾试图建立一套针对肺炎的诊断方法。

  而据《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。病毒引起的天花、乙肝、黄热病,都可能是古时瘟疫的元凶……

  一些病毒传染病带来的灾难,远超1918年大流感。

  顺治十八年(1661年)正月初九,顺治皇帝病逝第三天,不满8岁的玄烨坐在了紫禁城金銮殿的宝座上。站在前面的文武大臣不难发现,小皇帝的脸上还有几粒麻子。

  顺治帝临终前,询问他一向敬重的传教士汤若望,谁来接班?得到的答案是:玄烨。原因很简单,他出过天花,活了下来,对这种可怕的疾病拥有免疫力。

  彼时,被称为“痘疮”的天花仍为不治之症。东晋医药学家葛洪在《肘后方》中曾描述天花带来的惨状:“不即治,剧者多死,治得差(瘥)者,疮瘢紫黑,弥岁方灭,此恶毒之气。”

  有研究者认为,天花杀死的人,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,受害者不乏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。有人认为这是妖法,处死女巫,还有地方因此迁怒犹太人。但这都没能阻止“家家有僵尸之痛,室室有号泣之哀。或阖门而殪,或覆族而丧”的哀叹,在几个世纪之后依然回荡。

  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“祈求星星的照看”。

  2 地球的“原住民”

  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。

  1918年大流感如此惨烈,一个重要原因是,当时医学上尚没有有效应对病毒感染的措施,人们甚至不知道流感是由病毒引起。当时距离人类第一次推测出病毒的存在,不过刚刚过去20年。而病毒学要到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:这些屡次让人类成为手下败将的家伙,构造简单得甚至无法“独立”。

   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。

  在演化史最近的瞬间,人类脱颖而出,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。进入体内的病毒,实施打击只需几步:首先,吸附和注入宿主细胞。接下来,利用宿主细胞进行蛋白质和核酸的复制,并制造病毒外壳。第三步,将组装好的病毒核酸和外壳从破裂的细胞中释放出去,感染新细胞。这种入侵和复制的速度极快,六小时内可以产生10万拷贝。

  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。

  3 寻找武器

  在和病毒的对抗中,人类曾打过胜仗。

  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,而且牛场的挤奶工也从来没人得过天花。1796年,琴纳将从一个奶场女工手上牛痘脓包中取出来的物质,注射给一个八岁男孩。孩子患了牛痘,但很快痊愈。琴纳又给他种天花痘,不出所料,孩子没有出现天花病症。

  康熙皇帝感染天花的140多年后,世界上第一个疫苗诞生。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。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。

  公共卫生工作者开始在世界各地用疫苗围剿天花病毒。1933年,鲁迅在《我的种痘》一文中,记述了当时上海人打天花疫苗的场景:“倘走过施种牛痘局的门前,所见的中产或无产的母亲们抱着在等候的,大抵是一岁上下的孩子。”

  20世纪初,一个又一个国家报告了他们最后一例天花。1959年,天花病毒已从欧洲、苏联和北美洲全面溃退,只还在一些医疗力量相对薄弱的热带国家施展余威。不久之后,世卫组织启动了加强根除天花规划,向天花病毒发起总攻。公共卫生工作者第一时间把受害者隔离起来,并给周围的人接种疫苗。天花如同一场森林火灾,碰到针对性免疫的“防火屏障”,火势很快被控制下来。

  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。狂犬疫苗让人类不再担心100%致死的狂犬病。古埃及时就作祟人间的小儿麻痹症,因疫苗的出现正从世界上大多数地区消失。1988年,每天患小儿麻痹症的人约1000名,2014年,这个数字减少到每年仅1人。

  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。

  对付病毒的称手武器越来越多。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。

  1890年,人类第一次利用血清注射成功治疗疾病。因研究白喉的血清疗法,德国医学家埃米尔·阿道夫·冯·贝林获得1901年首届诺贝尔生理学或医学奖。最早有完整记录的血清疗法,是在1918年大流感时期。随着逐渐成熟,血清疗法在SARS、MERS及埃博拉等病毒引发的传染病疫情中都有应用。

  自上世纪60年代第一种抗病毒药物碘苷获得批准以来,截至2016年,已有90种、共13类抗病毒药物被正式批准用于治疗9种人类感染性疾病。

  在病毒“入侵”的不同阶段,都有相应的药物可以阻击,干扰病毒的吸附、复制、释放。比如抗艾滋病药物“克力芝”可以阻止病毒成熟。一些药物可以中断病毒核酸的复制。还有一些药物分子可以冒充病毒所需的原料,它们混进修建病毒大厦的工地,引发整个工地停工,达到抑制作用。

  一个值得注意的现象是,在人类已掌握的疫苗技术中,六成都诞生于西方,特别是美国城市人口爆炸性扩张的这段时间。研究者认为,某种程度上,正是依托于疫苗、抗病毒药物等医学发现,建立于城市密集人口之上的工业化才成为可能。

  4 病毒的杀手锏

  疫苗和随后抗生素的出现,让一种乐观的情绪笼罩在当时科学家心头。

  20世纪60年代,美国卫生、教育与福利部召集一个医疗专家小组开会,研究政府公共卫生工作的未来任务。咨询小组称赞了20世纪50年代的成就,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”。

  甚至有声音预测: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。

  直到一种叫埃博拉的病毒登上历史舞台,才捅破人们幻想的泡沫。感染者发烧并呕吐,有的病人身上如口鼻等所有开孔都流血不止。研究者很快发现,这是一种和已出现的马尔堡病毒亲缘关系较近的新病毒。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。

  事实上,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,人类将不断面临新兴的病毒。最大的威胁莫过于此——免疫系统对新兴病毒一无所知,没有抗体“储备”,而疫苗和药物等医学防治手段也尚不具备,如同毫无准备地被偷袭。

  研究显示,新兴病毒约四分之三来自动物,而后传染给人类。

  病毒选择宿主也受到限制,它们外壳上的受体结合蛋白,就像“钥匙”,通过“解锁”寄宿者的细胞壁,侵入细胞。一把钥匙只能开一把锁,但病毒突变会使“钥匙”变身,突然能打开其他物种细胞的“锁”。动物携带的病毒便突破物种界限,传染至人。

  从人类开始驯服动物,到集中化的养殖和频繁的贸易流动,都为病毒物种跨界和传播开了路。

  1918年大流感的病毒与导致猪流感的病毒相近,且至今仍在变异。2003年的SARS病毒、导致中东呼吸综合征的MERS病毒都由动物而来。对我们的免疫系统而言,它们新得可怕,也强得可怕。

  病毒的突变,也为疫苗和抗病毒药物研发设置了极大的阻碍。

  天花病毒之所以能被疫苗攻克,一个重要原因是,这种病毒只在人体存活,宿主相对可控,同时没有很高的突变率。但其他病毒就没有这么简单了。特别是相对于DNA病毒(如水痘病毒和乙肝病毒)而言,RNA病毒(如冠状病毒、流感病毒)在复制过程中没有纠错系统,变异频繁。

  人体通常可以通过接种疫苗获得对DNA病毒的长期免疫力,但很难获得对RNA病毒的长期免疫力。这也是乙肝疫苗打一次可以维持很长时间,但每年都需接种流感疫苗的原因。

  新药与疫苗研制的速度很难跟上病毒变异的速度。前者的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。即使在某些不太关键之处放宽,仍需数年之久。例如尽管极为紧迫,埃博拉病毒的疫苗研制,人体临床试验过程仍耗时两年。

  同样,多数抗病毒药物只能起到抑制病毒的作用,而非杀死。一方面,病毒突变速度远快于药物研发速度。一方面,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。另一方面,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。

  “我们应当意识到我们的力量是有局限的。”目睹了人类那段悲喜起伏的经历,芝加哥大学的历史学家威廉·麦克尼尔说道,“我们永远难以逃脱生态系统的局限。不管我们高兴与否,我们都处在食物链之中……”

  5 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。

  “不能指望科学家来消灭所有的病毒。相反,目前我们没有这样的能力。如果有人告诉我,他已研制出比现在的抗病毒药药效强100倍的药物,各位可能欢欣鼓舞,但我会忐忑不安。也许在不久的将来,抗100倍药效的新流感就会出现。这就是‘军备竞赛’的真实含义。”复旦大学生命科学学院教授钟扬曾在一次演讲中说。

  20世纪以来,人类逐渐认清这位重疾背后的对手,不再“祈求星星的照看”,研发疫苗、药物与之对抗。同时,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。

  以2009年的甲型H1N1流感为例,世卫组织宣布这起流行病事件已经构成PHEIC,随即开始协调在世界范围内的诊疗设备和抗病毒药物调配,呼吁各国和企业捐赠疫苗,并为95个欠发达国家提供了两亿剂疫苗。

  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。但人类社会未敢中断为自己注射“疫苗”,目的只有一个:做好准备。

  1919年6月28日,距离大流感消失还有近一年,作为第一次世界大战正式结束的标志,《凡尔赛和约》签订。协约国联军总司令福煦说:“这不是和平,不过是20年的休战。”

  而今看来,这句话也如同人类面对病毒对手的宣言——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。


       注:本文转载自互联网络,原刊于《瞭望》2020年第8期,标题为《瞭望丨“致命病毒会一来再来,唯有枕戈待旦”》

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