病毒在人类与动物间 穿梭的隐秘往事
2019/03/05 | 曾鼎 | 收藏本文
摘要:狩猎和驯养,为病毒从动物传染给人开辟了宽敞通道。
新型病毒总是来势汹汹,在现代社会往往杀我们个措手不及。最近一次引发国人广泛关注的是非洲猪瘟病毒,2018年,它第一次在中国爆发。尽管这种病毒目前无法通过动物散播到人类身上,但对于庞大的生猪养殖业来说,它还是可以造成猪肉危机。
对人类影响更加直接和严重的,是那些可以散播到人类身上的病毒。最近十多年来,国人已经结识了引发非典的SARS病毒,间歇性爆发的禽流感和猪流感病毒,以及来自海外的中东呼吸综合征病毒、非洲埃博拉病毒等,它们均酿成了不同程度的公共卫生危机。
纵观人类与病毒的这部流行病交锋历史,很多人可能想不到,病毒之所以能够浓墨重彩写下这一笔,历史征程的起点要回溯到人类祖先的狩猎与驯养时期。而未来这部流行病史如何续写下去,仍将取决于病毒如何在人类与野生动物之间穿梭。
艾滋病毒如何进击人类时代?
病毒之所以能够酿成流行病,跟人类的演化历史密切相关。当我们的祖先开始狩猎动物时,寄居在动物身上的病毒也在等候我们。
大约800万年前,猿类的祖先开始从事狩猎活动时,一种日后深远影响人类病毒的故事也拉开了帷幕。当时,非洲中部地区生活着两种猴子,红顶白眉猴和大白鼻长尾猴。它们都感染了一种叫做SIV的病毒。科学家们后来分析,病毒对猴子基本无害。
然而,病毒传播到了黑猩猩的身上。根据2003年黑猩猩SIV病毒进化史的研究成果,黑猩猩SIV病毒是一种镶嵌体病毒,是由红顶白眉猴SIV病毒的基因片段和大白鼻长尾猴SIV病毒的基因片段组成。这意味着,SIV病毒不是直接来自黑猩猩的祖先,而是从猴子跳到黑猩猩身上的。
非洲的森林里,科学家们曾经目睹黑猩猩如何捕食一种名叫红疣猴的猴子,把后者开成了一场食物盛宴。那个场景是一个鲜活的例子,表明两个物种的界限可以变得多么模糊。科学家记录的血腥场面,比人类早期茹毛饮血的方式更加原始和暴力。黑猩猩们尽情分享食用猴肉,散播猴血及内脏,创造了极为理想的病毒传播环境。血液、唾液和粪便溅到黑猩猩的身体各处,包括眼睛、鼻子、嘴巴以及身上的伤口,这些为病毒进入黑猩猩的身体提供了绝好的机会。
黑猩猩们捕食各种动物,广泛接触到各种新型微生物。出现在人类祖先身上的这一幕,永久地改变了人类与微生物互动的方式。不管病毒采用什么路径进行跨物种传播,总之在历史的某一时刻,一只黑猩猩身上同时兼有长尾猴病毒和白眉猴病毒。两种病毒进行了基因重组,创造了全新的黑猩猩SIV病毒。
后来,这种杂交病毒开始在黑猩猩群落中蔓延,并且驻留了很多年。然后,在19世纪晚期或者20世纪早期的某个时候,它从黑猩猩身上跳到人类身上。原因同样可能是人类的狩猎和宰杀。也许是有人因为在丛林里捕猎而被猩猩咬了,也许是有人本来身上就有伤口,然后在屠杀猩猩的时候,伤口接触了大量带病毒的血液。
总之,有人感染了这种病毒,从此开启了人际之间的传播。这个故事就是HIV病毒,即艾滋病病毒的起源。HIV病毒又叫做人类免疫缺陷病毒,而故事开头的SIV病毒,叫做猴免疫缺陷病毒。
很难想象,一切源于黑猩猩最初的狩猎活动,而两只猴子居然会是当下全球艾滋病大流行中心点的罪魁祸首。倘若没有它们,也许就不会发生艾滋病的大流行。
人类狩猎改变病毒传播史
狩猎从根本上改变了人类接触微生物的方式,大大加速了病毒的跨种群传播。在人类历史的早期,狩猎这种脏乱血腥的行动,为病毒在物种之间的传播提供了所有绝佳条件。狩猎行为对共同祖先及其后代微生物库的影响,延续了数百万年。
从微生物的视角来看,狩猎和屠宰代表着终极亲密行为。它将一个物种和另一个物种身上的所有组织,连同栖息在每一个物种上的特定微生物,都连接了起来。人类祖先800万年前的狩猎和宰杀行为,跟我们如今在干净的厨房里处理肉类远不一样。猎物携带的微生物原本保持着孤立的状态,狩猎以从未有过的方式将它们带给了狩猎者。
病毒在人群之间或人和动物之间的传播有很多种方式。比如流感病毒经过呼吸道,比如脊髓灰质炎病毒经过消化道,比如狂犬病毒和HIV病毒经过皮肤伤口、血液。而狩猎对微生物传播的影响,可以拿来跟这些传统传播途径做个比较。
像吸血昆虫为微生物迁移提供了重要途径。蚊子经常吸取各种动物的血,在生态系统内让微生物搭便车在物种之间移动。不过,蚊子和水在两个宿主间修建的是羊肠小道。即便存在有本事躲避蚊子防御机制的微生物,也只是血液里的微生物。同理,水一般运载那些寄居在消化道里的微生物。跟上述的羊肠小道相比,狩猎和宰杀则是在修建一条高速公路,直接让一个狩猎物种与其猎物体内所有组织里的微生物相连接。
1910年11月,欧洲,狩猎的人们。狩猎从根本上改变了人类接触微生物的方式,大大加速了病毒的跨种群传播。
当今世界拥有超过60亿人口,只有大约10万到20万只黑猩猩和1万只倭黑猩猩。人类的足迹遍及地球每个角落,而所有野生黑猩猩和倭黑猩猩的活动范围仅限于中非。但是,数百万年前的世界是属于猿类的。直到大约1万年前的农业社会到来前,人类祖先还长期生活在人类只是少数族群的世界里。
当我们的祖先开始猎杀动物,他们开始将自己置于一张巨大的微生物网络的中心:无论是蝙蝠大脑中的一个病毒,啮齿类动物肝脏内的一条寄生虫,还是灵长类动物皮肤上的一个细菌,这些不同物种的微生物世界,突然在我们祖先的身上交汇,使他们,最终使我们携带的微生物种类发生了巨大变化。
驯养让病毒在人类时代再度扩张
人类很多疾病都是从动物那里传来的。除了狩猎,新的生活方式——驯养也为病毒传播至人类开辟了新渠道。
泰国西部边境处的庞素克村,气候潮湿,树木繁茂,野生动物的嚎叫声不绝于耳。这里大约居住有3000名村民,他们以种植甘蔗和稻米为生。6岁小男孩卡坦的家就在村里,卡坦酷爱骑自行车、爬树。在这个几乎家家户户都饲养蛋鸡的村庄,年幼的他常常去农场帮助家人干活。卡坦的姑妈和姑父在这里经营一家露天农场,饲养着300多只鸡。
每年冬天,村里都会有几只鸡死于疑似传染性疾病,但在2003年12月,死鸡数量剧增。那年冬天,跟很多本地农场一样,卡坦姑父家农场的鸡出现了严重腹泻。所有的鸡要么自然死亡,要么因病被宰杀,卡坦则帮忙处理死鸡。元旦前一两天,这个小男孩把一只叫个不停的病鸡带回家。元旦刚过,卡坦就发烧了,他被村里的一家诊所诊断为感冒,但3天后病情未见好转。
卡坦的家境不错,他的父亲把他送到了一家公立医院,医院的X光检查显示卡坦得了肺炎,他被留院观察。几天过去了,卡坦高烧至40.6℃不退,情况危急。父亲支付了昂贵的费用,联系了一辆救护车,把儿子火速送往曼谷的医院以接受更好治疗。
1910年11月,欧洲,狩猎的人们。狩猎从根本上改变了人类接触微生物的方式,大大加速了病毒的跨种群传播。
卡坦的肺部感染严重,他被转至曼谷医院的儿科重症监护病房,并戴上了呼吸器。一系列的细菌培养检测都呈阴性,说明感染可能是由一种病毒引起。医生用一种叫作聚合酶链反应简称PCR的分子生物学技术进行的深入检测发现,卡坦可能感染上了一种流感病毒。这种流感病毒此前也许还没有在人类身上被发现,或者未被大范围发现。
一直住在重症监护病房的卡坦,病情愈发严重。2004年1月25日,这个可怜的小男孩成为泰国已知的第一位死于H5N1的患者,全世界不久将该病称为“禽流感”。就这样,卡坦成为首批死于这种新型人类病毒的患者之一。
微生物从自然界跳跃到人类世界,成为人类的致病原,这样的故事还发生在尼帕病毒上。当尼帕病毒在1999年被发现时,科学家还不清楚谁是寄主。直到多年以后,野生动物、家畜和植物间交错复杂的关系,在科学家的研究下才浮出水面。
尼帕病毒的案例表明,驯养活动能够以复杂方式为病毒感染人类提供新途径。当这些病毒从一个寄主物种转移到另一个寄主物种上时,就可能会演变成杀手。
科学家认为,尼帕病毒最初生活在蝙蝠身上,然后,蝙蝠在食用芒果的时候撒了尿,又将咬过的芒果扔到了猪圈里。作为杂食性动物的猪,在吃芒果时接触到感染尼帕病毒的蝙蝠唾液和尿液。于是,病毒迅速在猪密集分布的圈舍里传播。因为家畜有时会被转运,病毒又传染到了新的养猪场,并传染给了养猪者。
像尼帕病毒这样,还有很多病毒可以同时在多种寄主体内长久存活,家畜就如同一座传递微生物的桥梁,使新型病毒从野生动物那里不断跳到人类身上。
2007年,《自然》杂志的一篇论文分析发现,容易追踪到动物源头的人类疾病几乎全部来自温血脊椎动物,主要来自人类自身所在的群落哺乳动物。
驯养活动是人类历史当中标志性的大事件。传染病学家内森·沃尔夫总结,在病毒的传播上,驯养活动对人类祖先造成了三重影响。
第一,它使人类与一部分家畜亲密接触,家畜所携带的微生物传染到人类身上。第二,家畜在人类和野生动物间架起一座牢固桥梁,增加了野生动物携带微生物传染给人类的机会。第三,也是最重要的,驯养活动使人类拥有了大规模的固定社区,以前昙花一现的微生物就能长期存活。
一长串人类祖先驯养的动植物名单里,狗排在第一位。驯犬活动大约发生在12000年前,成为驯养活动的先驱。这场距今大约5000到10000年前的驯养革命,改变了一切。此前野生环境中的人口数量受食物供给所限,人类祖先被迫因为动植物的季节性因素在各地迁移,人类群居规模通常较小,一个部落可能只有几十上百人。
将植物种植和动物驯养相结合,让人类保证了长年拥有充足的热量资源。农业使人类部落能在一个地方安家落户,定居生活和食物的盈余加速了人口增长,第一批城镇诞生了。此时,人口规模的扩大、人类群落的定居和家畜数量的增长,形成了特有的混合因素,促使人类和微生物的关系也在悄悄转变。
很多发端于家畜动物的微生物进入人体的时间,发生在距今几千年前,跟人类首次驯养家畜的时间同步。随着人类祖先的驯养活动达到高峰,从家畜那里传染到人类的病毒,也大大充实了人类微生物库。麻疹就是来自牛瘟,一种传染到人类身上的奶牛病毒。狂犬病也一样,狗身上的大多数微生物都成功传染给了人类。
随着人口的大规模聚集,急性感染的病毒首次得到了在人类身上永久存活的机会。包括麻疹、脊髓灰质炎病毒,这些急性传染的微生物需要相对大的寄主种群规模,否则它们仅仅影响易感个体,只留下死亡或者有免疫力的病例。如果没有新的寄主感染,病毒只有死路一条。
比如,驯养活动开始之前,人类祖先的种群规模就不能维系脊髓灰质炎病毒——需要估计人口规模超过25万的社群,才能维系该病毒的存活。当人类祖先开始从事农业和畜牧业活动,生活在相互连接的城镇,像脊髓灰质炎这样的病毒得以施展拳脚。而只要有足够多的人在城镇间流动,这些城镇在地理上的分隔也不那么重要。彼此相联系的人口规模足以使病毒能够永久寄生下去。当因为出生或者迁移而有新人进入该人群,并且进入频率很快,那么病毒就会盯上这些新人,尝试开辟新的根据地。
尽管经过几千年互动,人类和家畜原本携带的微生物之间已达到平衡状态,但家畜至今还在通过它们接触的野生动物,继续为人类输送新型病毒。直到现在,我们还必须提防像禽流感、尼帕病毒这样的侵害。
野生动物未来仍是新型流行病源头
很多病毒其实并不可怕,且不说有些无法感染人类,即使是对于个体的伤害很大,但是从群体的角度来看,如果缺乏人际传播途径,它仍然不足以构成流行病的威胁。
比如在自然条件下感染多种哺乳动物的狂犬病毒,或是一些亚洲猴类的疱疹B病毒,会引起所有感染者死亡。但是除非你与携带狂犬病毒的动物接触,或者与亚洲猴子长期相处,否则这些病毒不太可能会成为你关注的重点,因为它们没有在人际间传播的能力。
一种病毒有极高的病死率,并不意味着它能成为一种流行病。全世界每年有超过5.5万人死于狂犬病,但这并不代表狂犬病有全球性大流行的危险。在美国疾控中心和其他公共卫生机构对狂犬病实施监测的所有年份里,还从未发生过一起人传人的病例。
一个真正能制造灾难的病毒,必须既拥有杀伤力,又具备传播能力。
如果评选历史上第一个真正的流行病,天花是一个最好的候选者。在疑似骆驼的源头出现后,天花在整个旧大陆传播开来,但从没有传染到新大陆的土著人群中。直到大约500年前,全球性旅行开始,新旧大陆相连接,天花有了迁移的机会。它害死了美洲数百万毫无招架能力的居民。到了18世纪中叶,天花不仅扩散到世界各地,而且几乎在除了一些岛国的所有地方都站稳了脚跟。
天花的影响,是因为病毒在航运时代接过了机会。据估算在欧洲殖民期间,由船只带到新大陆的天花病毒杀死了住在阿兹特克、玛雅和印加文明区多达90%的居民,这是一场绝对的大屠杀。人类自此才迎来了一个真正爆发流行病的世界。从最初的双脚到汽车、轮船,再到飞机,交通方式的进步为病毒创造了前所未有的广阔天地,也带来一场“乌云密布的文明史”。
世界卫生组织目前将流行病分成六个级别,从只传染寥寥数人的一级病毒,一直到发生世界范围疫情的六级流行病。
1979年,人类彻底将天花疫情从人间铲除,这是公共卫生史上了不起的成就。但天花只属于五级感染源,此级别的病毒已达到能够仅寄居于人类的程度。
人们付出了艰辛的努力才将天花消灭,还有很多威胁巨大的病毒战役要打。比如艾滋病病毒,从发现艾滋病毒至今已30年,其扩散态势一直未能得到遏制,此前的统计显示感染人群超过3300万。
研究发现,艾滋病在1959年就成为了刚果等局部地区的流行病,甚至可能早在1900年就已经感染了人类,但它真正步入流行病的行列是在1980年代。科学家的研究显示:海运、铁路线及其建设相关的因素,比如男性工人过度集中,可能在人类免疫缺陷病毒早期传播和扩散中发挥了重要作用,便利的交通为扩散的病毒提供了大规模的寄主群。
2003年,SARS病毒又给人类上了鲜活的一课。一种来自蝙蝠的小小病毒,居然在短时间内能够迅速席卷全球,在现代社会中酝酿出一场代价惨重的流行病。
2003年2月21日,住在香港一家酒店的一名客人得了严重的急性呼吸道综合征,并将携带的病毒传染给至少16个人。这些人转而分散到欧洲、亚洲、北美,将病毒传染给千万人。
SARS病毒的来源后来证实是蝙蝠,它是著名的病毒寄主,保持着很高的微生物多样性,是频繁流动连接多个地区的“旅行家”。对SARS病毒的研究显示,它可能是两种蝙蝠病毒基因重组后的产物。在感染人类和果子狸前,两种病毒杂交生成了一种新的镶嵌体病毒。
内森·沃尔夫认为,今后若出现新型流行病,源头仍将在野生动物。世界上偏僻的村落可能存在新型病毒和疫情,只是不为外界所知,全世界需要密切关注这类地方。
微生物从自然界跳跃到人类世界,仍是未来人类致病原的主要路径。如果致命的禽流感病毒H5N1发生了基因突变并迅速传播开来,后果将会极其严重,而传播迅速的甲型流感病毒H1N1的致病力若有微小的提高,也可能带来惊人的死亡人数。2009年,这类病毒的基因重组现象曾引起科学家的关注。H1N1病毒迅速席卷全球时,很可能与人或动物身上携带的H5N1病毒相遇,并埋下发生系列性灾难事件的隐患。
随着地球上人和动物的联系加强,未来流行病暴发频率可能还将加快。无论是集H5N1高致死率和H1N1易传播性于一身的镶嵌体病毒、死灰复燃的SARS病毒、像艾滋病毒一样的新型逆转录病毒,还是可怕的、偷袭我们的某种全新病毒,未来我们仍将面临严峻的威胁。这一切,仍将取决于病毒在动物与人类身上的穿梭,以及那些悄悄发生的隐秘故事。
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