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下一次大流行病将从何处出现?

下一个致命病菌可能从非洲雨林爆发,也可能来自您的宠物。

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我们中的一人(贾雷德·戴蒙德)刚登上从香港飞往洛杉矶的航班,邻座的乘客就打了个喷嚏。她又打了一个——再一个——然后开始咳嗽。最后她作呕,从前面椅背的呕吐袋里取出袋子,吐了进去,站起身,挤过去,踉跄着走向飞机前部的洗手间。这名女士显然非常痛苦,但我感受到的不是对她痛苦的同情。相反,我感到害怕,并请求空乘人员把我调到离她尽可能远的座位。

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我脑海中只想到另一个人,一位来自中国南方广东省的男士,他于2003年2月21日晚在香港大都会酒店过夜。那是一家高档酒店,有游泳池、健身中心、餐厅、酒吧,以及各种供客人社交和交流的区域。这名男士在911房间只住了一晚。不幸的是,他感染了严重急性呼吸系统综合症,即SARS——也许是直接从受感染的蝙蝠或一种小型树栖哺乳动物果子狸那里感染的,这种动物在广东以出售野生动物为食的著名“湿货市场”很常见,或者是从最终从这些动物源头感染的人或人群链那里感染的。这对他和许多其他人来说都是不幸的。

在他短暂的停留期间,这名男子引发了一起SARS“超级传播者”事件,导致酒店的住客和访客中至少有16例SARS病例,随后又随着这些住客和访客继续旅行,导致亚洲、欧洲和北美洲数百例其他病例——就像我的邻座现在正前往洛杉矶一样。911房间客人的传染性可以从以下事实中看出:三个月后,门外和酒店电梯附近的地毯上发现了SARS病毒的遗传证据,据推测是他打喷嚏、咳嗽或呕吐时喷出的。

我最终没有感染SARS,但我的经历深刻地说明了新型、无法阻挡的传染病的严峻前景。全球化、气候变化耐药性的威胁共同为这场完美的微生物风暴搭建了舞台:一种新兴病原体——可能是另一种艾滋病毒或天花病毒——可能突然出现,在我们能够应对之前杀死数百万人。

病原体悖论要理解这种风险,我们首先必须理解为什么任何微生物会进化到让我们生病或致死。从进化的角度来看,摧毁宿主如何帮助微生物生存?

把你的身体想象成微小微生物的潜在“栖息地”,就像森林为鸟类和松鼠等大型生物提供栖息地一样。生活在我们身体“森林”中的物种包括虱子、蠕虫、细菌、病毒和变形虫。这些居民中许多是良性的,不会对我们造成伤害。但有些微生物似乎竭尽全力让我们生病——要么是轻微的疾病,比如普通感冒,要么是致死性的疾病,比如天花

致命微生物长期以来一直困扰着进化生物学家。为什么微生物会进化到摧毁它所依赖的栖息地呢?类比一下,你可能会认为不应该有破坏其所居住森林的松鼠,因为这样的物种会很快灭绝。

答案源于这样一个事实:为了长期生存,任何局限于人类的微生物都必须能够从一个受害者传播到下一个受害者。这里有一个简单的数学要求:平均而言,每个死亡或康复并清除微生物的旧受害者,该病菌必须感染至少一个新受害者。如果每个旧受害者的平均新受害者数量降至不到一个,那么该微生物的传播就注定会失败。

微生物无法从一个宿主步行或飞到另一个宿主。相反,它必须借助一系列邪恶的伎俩。从我们的角度来看,仅仅是一种疾病症状,从细菌的角度来看,却可能是争取我们帮助其四处传播的极其重要的手段。常见的微生物伎俩是让我们咳嗽或打喷嚏、腹泻,或在皮肤上出现开放性溃疡。这些症状分别将微生物传播到我们呼出的气体中、通过我们的粪便传播到当地水源中,以及传播到接触我们的人的皮肤上,这解释了为什么微生物可能希望在受害者身上引起不愉快的症状。

进化生物学家推断,让我们活着并不断产生新微生物,对这种病菌来说将是一个极好的策略,因此它可能会随着时间的推移而变得毒性更低,而不是更高。一个例子来自梅毒的历史。当它于1495年首次出现在欧洲时,几个月内就引起了严重而痛苦的症状,但到1546年,它已经开始演变为我们今天所知的缓慢进展的疾病。

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然而,如果让我们活着是战略上明智的,为什么有些病原体却会致我们于死地呢?

有时,微生物在人类群体中的致命蔓延源于自然界的意外。例如,这种微生物可能很好地适应了某种动物宿主,通常不会造成致命后果,但它可能不适应人类环境。这种微生物可能很少感染人类,但一旦感染,就可能杀死人类宿主,而人类宿主也成了病毒的死胡同。

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但是,那些以人类为主要宿主的致命微生物呢?进化生物学家现在意识到,它们的生存策略与梅毒等疾病不同,但同样有效。以引起腹泻的霍乱弧菌或引起皮肤溃疡的天花病毒为例;两者都能在数天至数周内致我们于死地。如果从我们感染到死亡的短暂时间内,致命症状能将数万亿微生物传播给潜在的新受害者,那么这种毒力可能在进化上受到青睐。我们可能会死亡,这对于我们来说是不幸的,但对于微生物来说却是可以接受的代价。在进化和自然选择的世界里,微生物对我们所做的一切都是公平的——只要每个旧受害者至少有一个新受害者被感染即可。

因此,致命疾病的秘诀是微生物要在两件事之间取得平衡:一旦我们被感染,它迅速杀死我们的可能性,以及它引导我们的身体将微生物传播给新受害者的效率。

这两件事是相互关联的。它诱导致命的、传播病菌的综合症的效率越高(对微生物有利),微生物杀死我们的速度就越快(对微生物不利)。按照这个逻辑,病原体最终可能通过两种途径之一杀死大量人群。像艾滋病毒一样,它可以让疾病携带者存活很长时间,在几个月或几年内感染新的受害者。或者像天花和霍乱一样,它可能会迅速致死,并伴有爆炸性症状,可以在一天内将感染传播给数十个新受害者。

寻找源头对于希望遏制此类疫情的流行病学家来说,追踪致命病菌的源头是关键。致命的大流行病是自发地在人类群体中产生吗?还是它们是来自其他物种的“礼物”,经过变异然后跨越物种感染我们?哪些生态系统正在产生它们,我们能否在它们造成太大损害之前就将其捕获?

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一些答案可以在黄热病的历史中找到,这是一种由蚊子传播的病毒。黄热病是历史上毁灭性人类流行病的原因,至今仍在热带南美洲和非洲肆虐。生物学家现在明白,黄热病起源于热带非洲猴子,这些猴子通过蚊子媒介感染(并继续感染)热带非洲人,其中一些人在几百年前无意中将黄热病带到南美洲的奴隶船上。

蚊子叮咬受感染的奴隶,反过来又将病毒带到南美洲的猴子身上。很快,蚊子又叮咬受感染的猴子,并将黄热病传播回那里的人类群体。

如今在委内瑞拉,卫生部密切关注野生猴子(例如吼猴)异常死亡数量的出现。由于猴子对黄热病非常敏感,可以作为病毒跳跃到人类群体的宿主,因此猴子大量死亡可以作为预警系统,预示需要对附近的人类进行疫苗接种。

这种从动物到人类的交叉感染模式在新兴传染病中很常见。事实上,历史上所有的大型致命疾病都来自寄生在其他物种中的微生物,绝大多数来自其他温血哺乳动物,次要地来自鸟类。

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回想起来,这一切都说得通。微生物适应的每个新动物宿主都代表着一个新的栖息地。微生物在密切相关的栖息地之间跳跃是最容易的,从一种具有某种身体化学特征的动物物种跳跃到一种具有非常相似身体化学特征的密切相关动物物种。

在热带地区,疾病源头包括许多野生动物,最显著的是非人灵长类动物。我们不仅要感谢我们的灵长类表亲带来了黄热病,还要感谢它们带来了艾滋病、登革热、乙型肝炎和间日疟疾。其他野生动物疾病捐赠者包括老鼠,它们是鼠疫和斑疹伤寒的来源。

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与此同时,在美国等温带地区,郊区社区的蜱虫和与人类生活密切的家畜构成了威胁。哺乳动物宿主如老鼠和花栗鼠携带莱姆病和兔热病;蜱虫将这些疾病传播给人类。牛可能引起了麻疹和结核病。生物学家说,天花可能来自骆驼,流感来自猪和鸭子。

下一波浪潮如今,随着农场人口减少,郊区人口增多,情况肯定发生了变化。传染病的原理一如既往,但现代条件,包括与宠物和充满哺乳动物的森林近距离生活,正使我们接触到新的病原体宿主和新的疾病传播模式。

我们中的一人(内森·沃尔夫)在过去的六年里大部分时间都在非洲热带国家喀麦隆度过,研究这些条件可能产生的物种间跳跃。为了检查这些机制,我与从事野生动物屠宰的农村猎人合作。我从猎人、他们社区中的其他人以及他们的动物猎物那里收集了血液样本。通过测试所有这些样本,我确定了居住在动物宿主中的微生物,并重点关注那些出现在猎人血液中的微生物,使它们成为引发人类疾病的候选者。

一天晚上,我问一群猎人,他们是否在屠宰野生猴子或猿猴时割伤过自己。他们的反应是难以置信的笑声:“你不知道这个问题的答案吗?”他们说,当然了。他们都割伤过自己一次或多次,因此他们有充分的机会从动物血液中感染。

回想起来,我不应该感到惊讶。我切洋葱时割伤自己的次数数不清了。不同之处在于洋葱与我们人类亲缘关系不近,洋葱病毒在我们体内扎根的可能性远小于猴子病毒。

统计数据很能说明问题。苏格兰爱丁堡大学传染病流行病学教授马克·伍尔豪斯等研究人员发现,至少有868种人类病原体既感染动物也感染人类,尽管其中一些并没有看上去那么可怕。

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被过分炒作的微生物包括炭疽(因2000年美国邮件袭击而闻名)、埃博拉和马尔堡病毒(可在受害者身上引起剧烈出血和高烧),以及疯牛病(又称牛海绵状脑病,简称BSE)的朊病毒,它通过使神经系统退化而致人死亡。这些病菌引起恐惧,因为它们会杀死许多受害者。例如,在2000年乌干达古鲁区爆发的埃博拉疫情中,425名感染者中有53%死亡。疯牛病的病死率为100%。

尽管这些病原体具有惊人的致死性,但它们通常一次只杀死数百人,然后自行消亡。它们在人与人之间的传播效率太低,无法广泛传播;100%的一小部分受害者仍然是少量死亡。

病原体从动物传播到人类后,未能感染更多个体的原因有很多。例如,人类通常不会互相撕咬、抓挠、捕猎或食用。这无疑导致了狂犬病(通过被受感染的狗或蝙蝠咬伤获得)、猫抓病(引起皮肤病变和淋巴结肿大)、兔热病(一种常在捕猎和肢解受感染的兔子时获得,可引起皮肤溃疡、淋巴结肿大和发烧的疾病)以及疯牛病(可能通过食用受感染牛的神经系统组织获得)人际传播的罕见或不存在。

有些疫情一旦被发现,相对容易控制。炭疽可以用抗生素治疗;在初始的类似疟疾的阶段之后,埃博拉和马尔堡症状的迅速发作和严重程度使得识别和控制变得简单。

事实上,在过去的40年中,只有艾滋病毒(源于黑猩猩)发展成了全球性大流行。

回到未来如果不是炭疽或埃博拉,那么哪些病原体可能会在我们中间引发下一次致命大流行呢?

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新的大流行最有可能由我们熟悉的微生物物种的变异株引起,特别是那些过去曾通过产生变异株而引发瘟疫的物种。例如,历史上已知的最高流行病死亡人数是由一种新的流感病毒株造成的,该病毒株在1918年和1919年杀死了超过2000万人。它被不公平地命名为西班牙流感,显然是在第一次世界大战期间在堪萨斯州出现的,由美国军队带到欧洲,然后分三波蔓延到世界各地,在20世纪20年代以毒力下降的疫情逐渐减弱。流感或霍乱的变异株仍然是另一次致命疫情的主要候选者。两者都可以在动物宿主或环境中持续存在,并且都擅长产生新菌株。这两种病原体也都能高效传播,因此这两种过去的重要疾病很可能成为未来的重要疾病。

未来的大流行也可能来自结核病。新的变异体已经通过耐药机制出现。这种疾病存在于人类群体中,尤其是在免疫力低下的人群中,包括艾滋病毒感染者。

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同样令人担忧的是新兴的性传播疾病,一旦传播,可能难以控制,因为很难说服人类改变性行为或禁欲。艾滋病毒提供了一个严峻的警告:尽管其在全球范围内产生了巨大影响,但如果艾滋病毒的性传播能力(实际上相当温和)与其他人性传播病原体(如人乳头瘤病毒(HPV))的传播能力相等,艾滋病疫情将更糟。虽然艾滋病毒传播的概率因疾病阶段和性接触类型而异,但它似乎在不到1%的无保护异性性行为中从感染者传播给未感染者,而人乳头瘤病毒传播的相应概率被认为高于5%——可能高得多。

同样,由宠物传播的新兴病原体可能难以控制,这些宠物越来越多地包括外来物种以及传统的家养动物,如狗和猫。我们已经面临从狗身上感染狂犬病,从猫身上感染弓形虫病和猫抓病,从鹦鹉身上感染鹦鹉热的风险。大多数人现在接受在疯牛病等流行病面前扑杀数百万农场动物的必要性,但即使这些宠物最终被证明是危险新疾病的传播途径,也很难想象杀死心爱的幼犬、兔子和猫咪。

瘟疫随行,远播千里一旦致命疾病出现,现代社会为其繁衍和传播提供了新的途径。全球旅行、城市环境的紧密联系、气候变化、耐药微生物的进化以及老年人或接受抗生素治疗的免疫抑制患者数量的增加,都可能助长下一次大瘟疫。

例如,非洲的快速城市化可能将黄热病、基孔肯雅热(引起严重关节疼痛和发烧)以及其他非洲农村虫媒病毒(包括黄热病在内,通过吸血昆虫传播的病毒)转变为非洲城市的瘟疫,就像登革出血热已经发生的那样。我们中的一人(沃尔夫)推测,这可能源于这些城市对丛林肉的需求增加。像世界各地的城市居民一样,非洲城市居民喜欢吃祖先在村庄里享用的食物,而在热带非洲,这意味着丛林肉。从这个方面来说,它与我在美国吃的熏鱼和百吉饼类似,这些食物给了我一些安慰性的对东欧根源的记忆。但有一个重要的区别:我在喀麦隆首都的高级餐厅里看到的野味,比我的熏鱼和百吉饼早午餐更有可能将危险病毒传播给捕猎和屠宰它的人,或者准备它的厨师,或者吃未煮熟肉的餐厅顾客。

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与此同时,全球化通过连接遥远的地方,允许微生物及其昆虫载体和人类受害者的长距离传播,这不仅体现在艾滋病毒在全球的传播,也体现在北美洲的霍乱和SARS病例,它们分别由来自南美洲和亚洲的感染乘客通过飞机带入。事实上,1992年,一架从布宜诺斯艾利斯飞往洛杉矶的航班在利马停留时,带上了被当时在秘鲁流行的霍乱感染的海鲜。结果,数十名抵达洛杉矶的乘客,其中一些人随后转机飞往内华达州甚至远至日本,发现他们感染了霍乱。几天之内,那架飞机将霍乱传播了1万英里,蔓延到整个太平洋盆地边缘。

此外,还要考虑那些被认为是“仅仅”热带疾病的疾病,因为它们由热带媒介传播:疟疾由蚊子传播,昏睡病由采采蝇传播,以及查加斯病(与水肿、发烧和心脏病相关)由接吻虫传播。如果全球变暖使它们的媒介扩散到温带地区,我们对这些热带疾病将作何感想?虽然微生物和媒介的移动可能难以检测,但模型表明全球变暖将把疟疾的范围扩大到更高纬度和热带山区。

新兴疾病的传播也因许多现代实践和技术而加剧。商业丛林肉贸易已将逆转录病毒引入人类群体。生态旅游使第一世界游客接触到皮肤利什曼病和其他第三世界疾病。设备不足的农村医院助长了非洲埃博拉病毒的爆发。空调和水循环系统传播了军团病。工业食品生产在欧洲导致了疯牛病的传播。静脉注射毒品和输血都传播了艾滋病毒和乙型肝炎、丙型肝炎。

所有这些都表明,疾病预防和治疗需要通过一项新工作来补充:疾病预测。这指的是在潜在大流行病仍可局限的阶段进行早期检测,以免它们有机会感染当地人口的很大一部分,从而在全球蔓延,就像艾滋病毒那样。我们中的一人(沃尔夫)已经通过一项新倡议,即全球病毒预测倡议(GVFI),来做这项工作。GVFI在全球各国开展工作,监测新病原体在成为大流行病之前的进入和移动。通过研究人类与动物界面处的新兴病原体,GVFI希望在新的疫情爆发之前将其阻止。监测新的性传播疾病和与宠物相关的疾病的出现将是良好的投资。

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这里的预测 admittedly 是有根据的猜测——但它们是基于一些现有最好的科学。现在是行动的时候了。如果我们不行动,那么我们将继续像1950年代的心脏病专家一样,等待病人的心脏病发作,却很少采取预防措施。如果我们行动,我们就有可能避免下一次艾滋病,挽救数百万人的生命和数十亿美元。选择似乎很明显。

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