
作者 | 趙堅毅博士出品 | CDA數據分析師
人類,你好,我是病毒小C,在今天新型冠狀病毒流行的時候,我想向你們做一個自白,讓人類也清楚我們病毒的世界!
今天新型冠狀病毒大為流行,從武漢華南海鮮批發市場開始,人類更多的是考慮如何挽救自己,如何殺死病毒,但你們考慮過病毒的動機是什么嗎?你們考慮過小C的感受嗎?
為什么病毒要進行傳播、傳染?
首先,我們同人類一樣是自然選擇的產物,我們以各種稀奇古怪的方式讓人類得病,如咳嗽、腹瀉、生殖器潰瘍、嘔吐、皮疹,這樣做對我有什么演化利益?還有一個很奇怪的問題是,我把人類殺死的同時也滅掉了自己,這對我有什么好處呢?
因為我們病毒是必須在活細胞內寄生,并以復制方式繁衍的非細胞型生物。離開了人或動物等宿主細胞,就成了沒有任何生命活動、也不能獨立自我繁殖的化學物質。而一旦進入宿主細胞后,我們病毒就可以利用細胞中的物質和能量以及復制、轉錄和轉譯的能力,產生我們的后代。所以,你知道啦,我們病毒和人類的關系是:人類是我們的宿主!
從根本上來說,病毒的演化和其他物種沒什么兩樣。大自然所選擇的,是那些最有效的繁殖后代的個體,和幫助后代向適于生存地方傳播的個體,同人類的移民一樣,總是從一個地方換到一個更好的地方!據說人類中有杰出者,病毒中的杰出者就是那些能讓每一個受害人持續傳播到新受害者中時間最長的,以及從一個受害者傳播到另一個受害者的效率最高的。傳播能力強的后代也多,結果也會得到自然選擇的偏愛。所以,我們病毒世界的規則就是傳播得越廣泛越好,生存的時間越長越好!
病毒有哪些傳播方式?
既然傳播是我們病毒世界的規則,依附宿主是我們的生存方式,那我們有哪幾種傳播方式呢?跟人類等級制度一樣,我就從低到高給你數一數吧!
我們最低級也是最省力的方式是守株待兔,等待一個宿主被下一個宿主吃掉。比如沙門式菌就是因為人類吃了已被感染的蛋或肉而引起的,旋毛蟲病的寄生蟲是因為人類吃了未煮熟的豬肉而進入體內的,線蟲肉芽病是因為人類愛吃生魚片壽司而感染的。這些寄生蟲都是從被吃的動物傳染給人的。
▲沙門式菌
▲旋毛蟲病
我們中等的傳播方式是四兩撥千斤。這些小C不是等到舊宿主被吃掉,而是在昆蟲的唾液中“搭便車”,當一個昆蟲咬了一位宿主后,就馬上離開去找新的宿主,比如蚊子、跳蚤、虱子通過叮咬人類分別傳播瘧疾、鼠疫和傷寒。
我們中再高級一些的傳播方式是“沒有槍沒有炮,自有宿主給我們造”。我們通過改變宿主的身體結構和習慣,來加速自己的傳播,比如梅毒造成的生殖器潰瘍在人類看來是一件極不光彩的事,然而,從小C的角度來看,這是一種有用的手段,可以獲得宿主的幫助把病菌移入新宿主的體腔;天花造成的皮膚損傷,同樣是通過直接或間接的身體接觸來傳播病毒的。
流行性感冒、普通感冒、百日咳所運用的策略就更加厲害了,我們誘使受害者咳嗽或打噴嚏,把一群病菌向未來的新宿主噴射出去;同樣,霍亂菌促使受害者大量腹瀉,把病菌送入潛在新受害者飲用的水源,狂犬病毒不但進入受到感染狗的唾液中,還驅使狗狂咬,從而使新的受害者受到感染。
當然,我們病菌里最賣力的是鉤蟲和血吸蟲,它們首先促使受害者拉肚子,然后通過受害者的糞便排泄到水里和土里,又努力鉆進把手伸入帶糞便水里土里的人類。難怪偉大領袖毛澤東在1958年的《送瘟神》一詩里寫道:綠水青山枉自多,華佗無奈小蟲何!千村薜荔人遺屎,萬戶蕭疏鬼唱歌。
因此,從人類的觀點來看,生殖器潰瘍、皮膚損傷、咳嗽、腹瀉、嘔吐是癥狀,但從我們來看,這些是小C們聰明的演化策略,這就是為什么使人類生病是符合病毒利益的答案了,你懂的!
但是,為什么病菌會演化出殺死宿主這種自拆臺腳的策略呢?從病毒小C們的角度來看,這只是病菌通過宿主癥狀促進高效傳播的一個無心附帶結果而已,換句話說,我們不是有意要人類死亡的!如果一種病毒在已傳播的1萬人中,有1000人因為癥狀死了,但其他9000人卻活下來并傳播了更多人,那對病毒來說是值得的,而且死去的1000人只要活的時間夠長,也有機率傳播給更多的人!
人體如何應對病毒感染?
人類的身體是怎么應對感染的呢?大多時候,人類會通過發燒來抵抗我們,因為我們很多病毒對熱是很敏感的,人類是企圖在烤死自身之前先把我們殺死,比比看誰更耐高溫。
另一個是人類動員免疫系統來搜索出病菌并殺死我們。免疫細胞俗稱白細胞,如淋巴細胞、單核/巨噬細胞、粒細胞等,如果戰勝了病毒,人類可以由一次感染而獲得終身免疫,或者通過人類醫務人員的努力,通過接種已死或變弱了的菌株,促使抗體產生,達到預防病菌的作用,這就好比先放幾個靶子讓人類練習,等真的敵人來的時候就可以從容應對了。歷史上,由于醫療條件有限,民眾啟智不夠,封建迷信嚴重,天花曾造成了1.5億人以上的死亡,包括清朝的順治皇帝,但人類通過接種牛痘、人痘及天花疫苗,徹底防住了天花病毒的侵襲,宣告了天花病毒的徹底消滅!盡管如此,天花病毒由于其非常高的傳播力和致病性,作為潛在的生物武器,仍為全世界所關注,現在仍有兩個病毒庫存儲在美國亞特蘭大和俄羅斯西伯利亞。
可是,有些聰明的病菌在人類的免疫防御前不屈服,有些已學會改變人類抗體能識別的分子結構(即抗原)來使人類上當。這里,抗體好比人類身體的武器,抗原是病菌如靶子。新品種的流行性感冒就是通過不斷的演化和改造,產生了不同的抗原,這就是你為什么兩年前得了流感,但今年另一種流感來臨時仍不能幸免于難的原因。更厲害的是瘧疾和昏睡病,它們能歷經多個受害者后迅速改變抗原,使人類免疫系統很難防范。最難抓住的艾滋病,因為它甚至在一個受害者的體內也能演化出新的抗原,從而破壞人類的免疫系統,使其成為免疫缺陷綜合癥。
人類歷史上遭遇的病毒
哥倫布1492年發現美洲新大陸后,北美印弟安人原來的人數是2000萬,據估計哥倫布來后的一兩個世紀里,印第安人人口減少了95%,主要殺手是舊大陸來的病菌,印第安人從來沒有接觸過這些病菌,他們沒有免疫力,也沒有遺傳抵抗力,加之醫療條件落后,民眾思想愚昧,天花,麻疹、流行性感冒、斑疹傷寒爭先恐后要做殺手的頭把交椅,緊隨其后的還有白喉、瘧疾、流行性腮腺炎、百日咳、鼠疫、肺結核和黃熱病。
1519年,埃爾南·科爾特斯率領600個西班牙人乘坐11條船在墨西哥海岸登陸,去征服有好幾百萬人勇猛好戰的阿茲特克帝國,1520年,天花流行殺死了阿茲特克近一半人口,包括奎特拉瓦克皇帝,到1618年,墨西哥人口從2000萬下降到160萬左右。
弗朗西斯科·皮薩羅于1531年率領168個人在秘魯海岸登陸去征服有600萬人口的印加帝國時,同樣也帶來了一場浩劫,天花已在1526年由陸路到達,殺死了印加一大部分人口,包括瓦伊納·卡帕克皇帝和他的指定繼承人,皇位空缺使他的兩個兒子陷入內戰,使皮薩羅在征服這個分裂的帝國時坐收漁利。
為什么病毒對印第安人有效,對歐洲人卻沒事,這當然與去美洲征服的西班牙人本就已經得過天花有關。在人類漫長的自然進化過程中,那些能抵御病菌的基因和人類存活了下來,同時經常接觸病菌,使得一部分人產生了抗體,從而獲得對抗病菌的能力,而有些人如印第安人從來沒遇到過這種病毒(天花),突遭病毒襲擊,于是有幾乎一半人死于那次征服的過程中。
2002年11月爆發的非典也是冠狀病毒,這次新型冠狀病毒的低死亡率是不是也跟人類有點適應了相關病毒有關呢?
還記得病毒與人類的關系嗎?病毒和人類演化的結果就是以人類體內的養料為食,一旦受害者死了或者產生抵抗力,小C們就被斷絕了養料來源,所以小C們必須在更多的受害者之間傳播,必須有更多的“花招”來實現這種傳播,而人類的反花招和小C們的反反花招就是一場逐步升級的演化競賽,以競賽一方的死亡為代價!
人類與大多數物種的相互作用,并不會像病毒與人類一樣,產生零和博弈-指一方的收益必然意味著另一方的損失,比如小燕子,小燕子不會使人類生病,人類也不會使小燕子生病,因為燕子不指望人類給它傳播后代,也不會指望人類給它們當食物,人類和燕子之間就不會演化出互相防范的關系。
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問題:
1、 為什么病毒要進行傳播、傳染?
2、 把人類弄死對病毒有什么好處?
3、 為什么很多病毒只在人類間傳播?對動物卻不起作用?
4、 為什么有些病毒只對一部分人類起作用,對其他人沒事?
5、 為什么病毒演化的目的是使人類生病,但其他大多數生物卻不會使人類生???
6、 人類生病后為什么會發燒?燒死自己還是燒死病毒?
7、 病毒從哪里來?殺滅的病毒從哪里卷土重來?
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在回答了上述一大部分問題后,接下來的問題是:
告訴你一個事實是,我們很多是通過動物傳播到人類的,歷史上叫得上名的天花病毒、流行性感冒(流感病毒)、肺結核(結核菌)、瘧疾(蚊叮咬傳播的瘧原蟲)、鼠疫(又名黑死病,鼠蚤叮咬傳播的鼠疫桿菌)、麻疹(飛沫傳播麻疹病毒)、霍亂(食物或水傳播霍亂弧菌,導致腹泄)、非典(SARS冠狀病毒引起的呼吸道傳染?。?、艾滋?。ㄈ祟惷庖呷毕莶《綡IV),這其中包括了細菌和病毒,為引起人類的重視,雖然這兩者有顯著區別,我就沒做區分了。
人跟動物的親密關系通過幾個簡單的數據就可略知一二。澳大利亞人2500萬人養了1.5億只羊;2017年統計數據,中國人養了4990萬只寵物狗、3756萬只貓。
見下圖,其中天花與人類養殖的牛有關,流利性感冒與豬和鴨有關,肺結核與牛有關,惡性瘧疾與禽鳥有關,麻疹與牛有關,百日咳與豬狗有關,艾滋病是非洲野猴演化而來的,蝙蝠身上超過4100多種病毒,這里說的相關是指傳染到人類身上的病毒成份與這些動物身上攜帶的近似!
這些流行病主要發生地需要有大種群的群居動物,想想武漢華南海鮮批發市場。人類馴化牛,和牛的親密關系已近9000年之久,麻疹病毒和牛瘟病毒親緣關系最為接近,這種可怕的流行病侵襲牛和許多野生的反芻哺乳動物,但不侵襲人;反過來,麻疹也不侵襲牛,因為動物與人有不同的基因、免疫系統和生理結構,所以兩者一般是徑渭分明的。后者從牛傳播到人,然后通過改變其特性以適應人的情況而演變成麻疹病毒。這就解釋了病菌從何而來的問題,考慮到先前許多農民的生活和睡眠同牛及其糞便、呼吸、潰瘍和血液近在咫尺,這種轉移就一點也不令人奇怪了。到現代,人類宰殺野生動物,犯了饕餮的罪惡,也導致了病毒在人類中的傳播!
新的病菌從何而來?同動物相比,人類身上具有不同免疫系統、虱子、排泄物和化學物質,在這種新的環境中,病菌必須演化出新的生存和傳播方法。原為動物身上的病菌轉化為人類身上的病菌歷經這四個階段:
第一階段:比如從貓那里得來的貓抓熱,從豬和鼠那里得來的鉤端螺旋體病,從鳥和鸚鵡那里得來的鸚鵡熱,從牛羊那里得來的布魯氏菌病,獵人從剝野兔皮可能會得兔熱病,所有這些病菌仍然處在向人類轉化病原體演化的早期階段,并不會從人傳染到人,且病情較為輕微。
第二階段:原先動物的病原體演化已經達到可以直接在人類中傳播而引起流行病的地步。然而,這幾種流行病因為幾個原因而消失了,比如被人類治好了,或因周圍每一個人都得了而產生了免疫力
第三階段:這些病原體已經在人體內安家落戶,但并沒有被消滅,可能仍然是人類殺手
第四階段:才是人類才會感染的由來已久的傳染病菌,造成大量人口感染并爆發瘟疫
▲鉤端螺旋體
▲虱子
從這四個階段,我們可以看出,病菌從無到有,從動物到人類也是一個逐步演化的過程,需要時間,需要機遇。
即算到了第四階段,我們病毒也會自我調整,即如果一下子毒死太多人,那這種病毒也會很快消失,所以小C們在演化過程中變得不那么毒,一次只毒死一少部分人,然后其他被感染還活著的可以傳播更多的人。比如梅毒在剛開始的時候,不消幾個月就可以使人從生殖器到頭部、膝部全身潰瘍死去,而現在即使醫生不介入也可以讓人類活很長時間!
我們病毒還有4個特點:
1、是從一個受感染的人迅速而高效地傳染給近旁健康的人,結果使整個人口在很短時間內受到感染;
2、是它們都是急性病,在很短時間內,要么治愈,要么死掉;
3、在那些幸運康復的人中產生了抗體;
4、這些病往往只在人類中傳播。直到又一批后代達到易受感染的年代,直到一個受到感染的外來人口使一場流行病重新開始。
從這些特點來看,我們一般不會在刀耕火種的原始部落中傳播,我們需要人口稠密的環境,有些傳染病是由能在動物身上或土壤中生存的病菌引起的,所以我們永遠不會消失,而且始終可以使人受到感染!
當人類還是游牧民族的時候,我們病毒的生存能力還很弱,實際上我們的發展伴隨著人類農業社會的誕生,由于農業社會,人類聚集到了一起,發展成了稠密的社會結構,比狩獵方式要多N倍的人口,我們病毒才有了大規模傳播的可能!農業社會生活在自己排放的污水里,有的把自己的糞便收集起來,當作肥料撒到田里,從而使糞便里的病菌和寄生蟲去感染新的受害者變得容易;灌溉農業和魚類養殖為蝸牛和水蛭提供了理想的生活環境,蝸牛是吸血蟲的宿主,而水蛭則在我們涉過滿是糞便的水中鉆進我們的皮膚。農民不但有自己的糞便,貯藏的糧食還吸引來傳播疾病的嚙齒類動物,砍伐出來的林中空地也為瘧蚊提供了理想的棲息地。
如果說農業讓病菌交上了好運,城市的出現則使我們有更大的幸運,因為城市的擁擠和人口的密集使傳播變得容易,世界貿易更使得病菌可以從一個城市到另一個城市,一個國家到另一個國家,現代化的交通工具使得病菌可以一日千里,享受我們祖祖輩輩無法想像的全球化!
1. 2002年11月,非典(SARS)疫情在中國廣東爆發,于2003年中結束,歷時約8個月
2. 2009年4月,甲型H1N1流感傳播到世界213年國家和地區,造成超過1.7萬人死亡
3. 2014年5月,南非和非洲的脊髓灰質炎疫情,這是一種病毒引起的強傳染性疾病,侵襲神經系統,可在數小時內造成全面性癱瘓。
4. 2014年8月,西非埃博拉病毒被世衛組織宣布構成“國際關注的突發公共衛生事件”
5. 2016年2月,南美地區爆發的寨卡病毒在美洲急速蔓延,巴西最為嚴重,懷孕期間感染寨卡病毒可能使出生嬰兒患有小頭癥,或出現其他先天性畸形;成人和兒童感染寨卡病毒可能面臨罹患神經系統并發癥。為此,多個國家建議公民推遲懷孕
6. 2019年7月,剛果(金)埃博拉病毒疫情為繼西非埃博拉病毒后的第二次大爆發
2020年,呼吸系統抗病毒戰役仍在繼續,故事情節與若干年前驚人的相似,只是少了些恐懼和茫然,與之前相比,政府與民眾在應對突發公共衛生事件時,有了很大的進步,醫療、科技也今非昔比,人類有信心快速打贏這場戰役,利用這原始也最有效的隔離手段使病毒傳播指數R0<1。
本文不少觀點引自賈雷德·戴蒙德的《槍炮、病菌與鋼鐵》,在與新型冠狀病毒作斗爭的今天,我們人類不僅要了解自己,更要了解敵人,僅以此文讓更多民眾深入了解病菌的生存發展機理,以便更快地用科學武裝頭腦,戰勝病魔!
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