病毒战争:人类面对的未知挑战
2021-12-13张森森
1一切的源头
这是一个关于人类命运的故事,它的源头是100多年前的一场战争。
1914年至1918年,整个欧洲卷入了一场旷日持久的浩劫,一边是以英、法、俄为首的协约国,一边是德国和奥匈帝国所在的同盟国。这场第一次被冠以“世界大战”之名的战争,不仅因为它的战火延烧遍及全球,更因为它史无前例的惨烈。
四年的第一次世界大战,约3600万人伤亡,其中死亡人口达到了前所未有的1600万。在战争中,飞机、坦克、远程大炮甚至毒气,都第一次被用于人与人之间的杀戮。它们向人类展示着无与伦比的威力,肆意收割着无辜的生命。
但是,与接踵而至的一次大灾难相比,战争和武器的杀伤力就相形见绌了。这就是人类历史上最严重的一场瘟疫—“西班牙型流行性感冒”。它也是人类对病毒有所了解以后,第一次和病毒进行的全面对抗。
这个瘟疫名称的由来,并不是因为流感源于西班牙。事实上,后来追踪到这场席卷全球的大流感,起源于美国的军营。
1917年夏日的一个下午,美国堪萨斯州哈斯克尔县的一个偏远农场里,一位名叫阿尔伯特·吉特切尔的小伙子在热切地等待着战争的到来。
此時的美国还是一片和平气氛,不过年轻人对大洋彼岸的战争充满了兴趣。自“卢西塔尼亚号事件”以来,美国舆论和民间就充斥着对德国人的怒火。到这年2月的“美德断交风波”和“齐默曼电报案”之后,美国便直接加入了对德战争。
不过直到此时,这场战争依然是华盛顿的政客和华尔街的资本家们的战争,美国以世界第一的经济实力,向英法等参战国输送了大量军火、物资和资金,还没有派出一兵一卒。
联邦政府的算盘打得啪啪响,精明的美国人只要出钱出物,不需要牺牲自己的公民,便可以赢得这场战争。然而,欧洲的局势在僵持了三年后,很快急转直下。
1917年3月,沙皇俄国在一片罢工声浪中倒下了,东线显然大势已去。德国和奥匈帝国一旦在东线没有了俄国人的压力,势必会全力进攻西线。倘若如此,那条距离巴黎仅仅几十公里的摇摇欲坠的防线,以及那里面经历了三年大战、士气低落的英法联军还能不能守住,真的只有上帝才知道了。
于是,美国政府紧急动员,前面提到的那位叫吉特切尔的小伙子也在其中。
吉特切尔出生在一个普通的农场主家庭,从小和父亲学习打猎骑马,最擅长的却还是厨艺。来到训练营后,他被分配去了炊事班。仅仅几天时间,吉特切尔就爱上了这份工作,长官和战友们也对他做出的餐食交口称赞。唯一美中不足的是,他感冒了。
后来的研究者分析,这次感冒的病毒可能在农场中就已经侵入了吉特切尔的身体,也有可能是在他离家前最后一次狩猎的过程中。毕竟,狩猎是野生动物以及各种来历不明的病毒和人类亲密接触的一次“绝好”机会。不管什么原因,这个小伙子病了,而且病得不轻。
几天以后,在多种药物和治疗手段都没有起到什么效果的情况下,吉特切尔竟然靠着自己的抵抗力,奇迹般地活了下来。他回到训练营,在自己的岗位上继续工作,直到战争结束。退伍后的吉特切尔回到了自己的家乡,在那里过上了平凡人的一生,直到老去。
不过,令所有人都没想到的是,一个可怕的恶魔已经被吉特切尔带到了人间,它就是“西班牙流感病毒”。
毕竟是100多年前,军队训练营的卫生环境相当糟糕,给了病毒在其中肆意交叉传染并且变异得越发凶恶的机会。秋天来了,堪萨斯的训练营中已有数千人病倒,数十人死去。更为严重的是,和全年无休的德国士兵不一样,当时的美国训练营每月都安排休假,这更加剧了流感在美国本土的扩散。
但是,美国人冲向欧洲的决心已经不可动摇。1918年春,数十万美国大兵齐集人口稠密的东海岸,登上拥挤的运兵船,经历了数十天海上颠簸,最终来到了法国的布雷斯特港。
这里更加拥挤,来自北美、澳洲、非洲、印度乃至中国的军队和劳工动辄达到上百万,他们的目的地是充斥着炮声和浓烟的欧洲战场。
今天,经历了数次疫情的人类已经明白了,这些年轻人的胸膛里不仅有颗跳动着的炽热的心,还有着已经被病毒感染的双肺。
欧洲,一个可怕的病毒就这样来了。
2越强大越脆弱
虽然第一次发现并命名病毒是1892年的事,但人类和病毒的斗争已经超过10万年,可以说自从人类出现以后,就一直没有停止过与病毒的斗争。在漫长的没有现代医学的原始社会和古代社会,人类没有被病毒消灭,多亏了我们身体里一项神奇的能力—免疫系统。
免疫力弱的人更容易遭到疾病的伤害,这是一般疾病的规律。可是,“西班牙流感病毒”有一种可怕的能力,我们今天称之为细胞因子风暴。这种病毒能导致人体免疫系统的过度反应,免疫力越强、身体越健康的人,死去的概率就越高。
这就太可怕了,那个年代的青壮年刚刚经历了一场四年的战争浩劫,又必须面对几乎是专门针对青壮年的世界级瘟疫,给人类内心带来的恐惧是难以想象的。
在这些染病的青壮年中,就包括当时32岁的西班牙国王阿方索十三世。1918年,世界大战尚处尾声,参战各国都严格管控新闻,防止疫情消息影响前线和后方的士气。因此,欧洲大国中唯一中立且没有管控消息的西班牙,便成了看起来疫情发生最早和最严重的国家。这也是后世人们称这种疫病为“西班牙型流行性感冒”的原因。
西班牙人虽然背了黑锅,但他们的“自黑精神”更强。在西班牙和讲西语的拉美,民间传说中就有女人为情而死,后化为鬼怪来杀害青年男性的故事。因此,他们便自娱自乐地将这一瘟疫称为“西班牙女士”。不管后世人怎么稱呼,病毒并不关心这些。病毒的目的很单纯,就是感染尽可能多的人体,复制尽可能多的病毒。
从1918年美国远征军登陆法国起,第一波流感暴发便开始了,疫情从法国布雷斯特港开始向全欧洲扩散。但是,最初的症状并不那么严重,充其量只是普通的流感级别,也就是说,即便在100年前,死亡率也不会超过2%。不过,由于感染的基数比较大,第一波流感导致至少10万人死亡。
同年秋天,病毒在非洲塞拉利昂和苏俄的阿什哈巴德发生了变异。病毒的变异有两种,一种是程度较小的“漂移”,一种是程度大的“转变”。这次变异显然是后一种,因为人们发现这次疫情的致死率瞬间提高到5%至10%,已经不再是半年前的“小感冒”了。
病毒很快以疾风骤雨之势蔓延开来。它在8月从非洲传入美国和法国,9月初便在整个北美和欧洲流行起来。到9月底,世界各地都出现了疫情。在疫情记录较完备的美国,当时的记载称20岁至35岁的青壮年为多发,且死亡率极高。除高烧和头痛外,患者脸色发紫、咯血、呼吸衰竭,加上并发的细菌性感染和心肌炎,最终导致大量死亡。
第三波流感发生在1919年冬,可怕程度介于第一次和第二次之间。直到1920年,它才逐渐在世界各地消失。自此,这次人类史上最可怕的瘟疫终于结束了。从北极圈的阿拉斯加到南太平洋中部的社会群岛,几乎每一个人类涉足的地方都被传染,唯有当时亚马孙河口的马拉若岛上的部落例外。
这次瘟疫最可怕的是,它在短时间内的杀伤力。从1918年春在全球大范围流行,到1920年春开始陆续消失,两年的时间里,三次疫情暴发如同死神过境,至少造成了2160万人死亡,那些近现代医疗卫生体系尚未建立的国家则难以统计。后来,学者们按照疫情的传播和发展,再考虑当时人口的分布情况推算,全球实际死亡人数在5000万~1亿。
是的,即使是最保守的估计,这一病毒在两年时间里造成的死亡数字,也超越了黑死病、天花、霍乱等历史上的恐怖瘟疫花几十年甚至上百年才能达到的死亡数字。
3怪异的病毒
幸运的是,今天的我们可能不会再面对这样级别的灾难了。比起100多年前的人们来说,我们已经对流感有了更多的了解。我们早就知道,流感是由病毒引起的,病毒则是众多导致人生病的病原体的一员。
那么,什么是病原体呢?很简单,我们把那些导致人、动物、植物生病的微生物都称为病原体。具体地说,从细菌、真菌、原生动物、衣原体、支原体、病毒到朊病毒,这些形形色色的小东西们都统一被称为病原体。
然而,仅仅认识这些是不够的,因为病毒其实是一种完全不同的存在。细菌、真菌都属于生物,病毒却不是生物,而是一种介于“生物”与“非生物”之间的物质。可是,如果说它们是和大气、水、矿物一样的非生物,那又非常值得商榷。
我们常见的细菌,例如大肠杆菌,大小约为1~2微米(1微米为千分之一毫米)。最大的细菌约0.6毫米,只要眼神不是太差,是能用肉眼看见的。病毒则普遍在10~300纳米(1纳米为千分之一微米),流感病毒就是一个直径约为100纳米的圆球。
当一个物体即将小到分子级别,它的轮廓、结构对人类而言都是模糊的。今天那些病毒的高清彩图,其实是通过电子显微镜分析,再用计算机处理后的图像和模型。这只能是人类的一种合理还原,其目的是让一般的科普学习者更容易理解。
病毒究竟是什么“样子”的?
流感病毒的形状类似一个长满了刺的汤圆,外面的“糯米”是蛋白质外壳,内部的“馅”则是一团遗传物质RNA。在外壳表面有一些突刺,它们主要是两种能与细胞内一些分子结合的受体,起到不同的作用。
这样就算完了吗?不,远远没有。病毒之所以难以描述,就在于它们的结构完全没有规律。流感病毒大多是汤圆形状的,但也有些长成了“面疙瘩”的样子,仿佛“汤圆”煮得太久散了形。至于其他病毒,更是奇形怪状。比如,埃博拉病毒长成了一个魔幻故事里的发卡状,艾滋病病毒的形状则是一个充满科技感的二十面体。更有甚者,噬菌体病毒的形状简直是天马行空的人类都难以想象的。
不过总的来说,纵使病毒千奇百怪,人类的语言还是能概括出病毒的共性。简单来说,病毒没有任何细胞结构,只有两个部分—内核是一团遗传物质(DNA或RNA),外部包裹着某些种类的蛋白质。它们的共同之处,仅此而已。
4病毒的一生
我们暂时抛开病毒纠结的结构,来谈谈病毒另一个有意思的地方吧。
简单来看,病毒一生中还有两种形态。一种是在细胞结构外的。在细胞外,病毒根本就是一些没有任何生命特征的有机物灰尘或者粉末。一种是在细胞内的,这个就非常神奇了。
一旦病毒找到了细胞,它便会做出一些灰尘做不到的事情。
首先,病毒会用一种特殊的受体蛋白质,与细胞膜上的另一种受体蛋白质结合,然后骗过细胞膜,打开大门,进入细胞内部。这种奇怪的现象并不是生物的本能,而是病毒携带的这种特殊蛋白质的一种必然发生的反应。好比用对了钥匙,锁必定会被打开一样。
进入细胞内部后,病毒上的一些其他分子又会和细胞内的一些分子发生反应,帮助病毒开始复制。病毒只有在细胞中才可以复制自身,而且它们并不是靠生物的那种方式来复制。
病毒复制自身,却不依靠自身來进行,而是完全借助细胞内的细胞器来完成。细胞里的所有东西都是细胞自行“生产”的,包括遗传物质和蛋白质。这样,病毒的遗传物质和蛋白质自然也能借由细胞来生产。
病毒的蛋白质几乎都是细胞里有的东西,遗传物质虽然编码不同,但是成分相同,做出来也不难。病毒如果是一辆“坦克”,它会骗过细胞里的“拖拉机工厂”,给出一张制造坦克的“图纸”,让拖拉机生产线来生产一辆“坦克”。
更何况,病毒的复制过程,是各个部件分开“制造”,最后再组装成一个完整的病毒。这和生物那种孕育幼体的有性生殖,以及一分为二的有丝分裂都完全不同。
这便是病毒诡异的一生。它们在细胞外完全没有生命现象,是彻头彻尾的“死物”。然而,一旦进入细胞,它们虽然不能被称为“生物”,却可以按照事先设计好的过程,利用细胞本身的各种功能,再借由细胞内的各种物质,组装成千万个新病毒。
非生非死,果然是怪异的一生。
5病毒的试炼场
说回开头的“西班牙流感病毒”吧。
在那个还把病毒视为细菌的分泌物的时代,在那个没有电子显微镜的时代,人类对那场大瘟疫的病因无从下手。加上当时为了防止传染,绝大多数尸体都被焚烧,为后世的研究带来了难题。
转机在1998年出现了。这一年,在阿拉斯加的布瑞维格米申(Brevig Mission),一支美国科研团队发现了一具被冰封了80年的爱斯基摩人遗体。
据历史记载,1918年11月,“西班牙型流行性感冒”传播到这里,这个小聚居地一下子失去了80%以上的人口。可想而知,这具遗体也很可能携带了病毒。
科学家们说干就干,赶紧研究了起来,结果真的以此为突破口,发现了“西班牙流感病毒”的样本。最终的研究结论是,“西班牙流感病毒”和H1N1甲型流感病毒—也就是我们通常说的猪流感,是密切相关的同一类。这种病毒一开始只存在于鸟类身上,后来通过一次非常成功的变异,从鸟类转移到了家猪和人类身上。追溯这次变异的发生,则可以追回到1917年美国堪萨斯州农场的小伙子吉特切尔。
虽然关于病毒的由来,今天还存在许多其他的推论,但都不影响病毒是从鸟类发源的这一事实。
我们可以将这些传播病毒给人类的动物,统称为病毒的“试炼场”。很多致命的病毒,源头都来自蝙蝠。比如那个让人闻风丧胆、源自非洲的埃博拉病毒,还有死亡率最高、潜伏期相当长的狂犬病毒,以及十几年前让一辈人记忆犹新的SARS病毒等。
除蝙蝠外,鸟类是另一类极其可怕的病毒携带者。
说起鸟类,大家首先想到的肯定是禽流感。不过,禽流感其实只是流感的一个分支,它只能通过鸟类传播给人类,无法做到人传人。我们通常说的所有流感,包括“西班牙型流行性感冒”,源头都是鸟类。
第三类毫无疑问是昆虫。登革热便是通过蚊子进行传播的,至今在许多欠发达地区,依然是可怕的杀手。其他非病毒的病原体中,黑死病的传播者是啮齿类动物身上的跳蚤,今天在一些热带的欠发达国家里,每年有高达百万人死于蚊子携带的疟疾,蟑螂和苍蝇也是伤寒等流行病的传播者。可以毫不夸张地说,这一切都是昆虫们的“杰作”。
为什么这些生物界的“试炼场”,都是会飞的动物呢?动物界自身拥有动力飞行能力的只有四类,也就是说,飞行这个强大的生存技能只独立进化出四次,分别是昆虫、翼龙、鸟和蝙蝠。翼龙已经灭绝了6500万年,我们也难以弄清楚它们和病毒的关系。
剩下的三个类群,个个都是“毒王”和“试炼场”。
第一个原因是飞行的特性。比如一只生活在城市的麻雀,它的平均活动范围约5平方公里(500万平方米),而一只和它差不多大的小鼠,平均活动范围才不到1000平方米。这种近万倍的活动范围差距,就决定了为什么病毒往往通过飞行动物传播。
第二个原因是飞行动物自身强大的身体素质,这点主要针对蝙蝠和鸟类而言。
SARS、埃博拉等人类触之非死即残的超级病毒,为什么对于蝙蝠、鸟类就是非常普通的疾病呢?答案就在飞行能力里。
飞行需要超高的新陈代谢和超快的心率,这同时也意味着超高的体温。鸟类和蝙蝠的平均体温都在40℃以上,其他哺乳动物则一般为36.5℃左右。这就是说,蝙蝠和鸟类的身体里,类似装着一个喷气式发动机。我们人类的身体,则最多相当于老式柴油机。
高体温,往往意味着高抗病能力。人体在生病后往往会有发烧现象,这其实就是人体的一种免疫机制。高烧能让新陈代谢运转更快,让免疫系统高效运作起来,类似一个国家的战时动员。
这种适当的体温提高,能有效对抗各种病菌,包括病毒。当然,时间长了,人体的大脑、内脏等脆弱部位也会因为经不起“战时动员”而遭到不可逆的伤害,甚至导致死亡。
这么看来,蝙蝠和鸟类跟人类比起来,实际上就永远处在“高烧”阶段。这些“羽化飞升”的家伙,抗病能力可不是人类所能比拟的。
蝙蝠和鸟类宛如病毒的超级“试炼场”,各种病毒在它们体内“负重练习”。那些适应了蝙蝠和鸟类免疫能力的病毒,一旦来到人体中,就如同让国家队运动员去参加街道运动会一般所向披靡,场面一定血雨腥风。
不光是飞行动物,所有的生物都在与病毒的斗争中进化。
6冠状病毒发展史
冠状病毒(Coronavirus) 的得名来源于其显微镜下类似花环的外观,corona一词也就来源于此。从结构上看,冠状病毒与流感病毒还有几分相似,但实际的区别还有很多。
和流感病毒的家族比起来,冠状病毒家族一开始真可谓“寒门小户”。直到1960年,距离恐怖的“西班牙型流行性感冒”暴发40多年后,冠状病毒才被学者们发现。
一开始,冠状病毒只在一部分鸟类和哺乳类动物中传播,可谓默默无闻,对人类的影响并不大。
整个20世纪,只有两种冠状病毒能传染给人类,分别是229E和OC43。虽然有这么奇怪的名字,但对我们而言并不重要,大家只要知道是一些地方性的冷门病症就可以了。
到了21世纪,冠状病毒很快出现了一位“明星选手”—SARS。
SARS原本也是二流选手,一直在蝙蝠身上修炼。在一次成功的变异后,它寄生在果子狸身上当跳板,最终传染给了人类。
作为飞行动物,蝙蝠新陈代谢强大,身体素质过硬,自然也是“毒王”级别。它虽然飞行能力和代谢水平略逊于鸟类,却继承了哺乳类动物强大的淋巴系统,是一个绝佳的病毒修炼场所。
人类医学发展至21世纪,对抗病毒和对抗细菌不同,病毒的特效药依然很少,主要靠疫苗来提高免疫能力。
疫苗的研发需要时间,所谓药物也只能起到辅助作用。因此,当年的SARS暴发后,人们主要还是靠自身的免疫能力渡过难关。
但是,免疫能力在面对一种全新病毒时,又难免操之过急、用力过猛,“细胞因子风暴”再次成为杀死病患的主要元凶。
最后,人们还是只能使用激素,对免疫系统进行抑制,但由此又带来了使用激素的一系列后遗症,包括肺部纤维化、骨质疏松等。
总之,SARS的出现彻底标志着冠状病毒家族的崛起,也改变了人类对病毒的认知。
病毒的进化速度远超我们之前的理解,即便是一种原本人畜无害的病毒,也能在短短几十年里进化出全球大流行的能力。这种程度的加强,也许对动物和植物而言,则需要上百万年的积累了。
很多科学家认为,冠状病毒可能只是2002年那一次的突然发难,实际上还是个“弱鸡”,社会大众也逐渐把冠状病毒遗忘了。然而,就在这时,第二个可怕的杀手再次降临,那就是被称为中东呼吸综合征的MERS病毒。
可以通过空气传播的病毒里,SARS的15%死亡率已经很可怕了。MERS更加暴躁,死亡率足足翻了一倍。
由于發病太快,死亡率太高,MERS的传播能力不如SARS,但还是在中东地区和韩国造成了严重的疫情。
再往后,新型冠状病毒出现了,进一步将冠状病毒推向了人们关注的焦点。从2020年头两个月的数据来看,这次的新型冠状病毒,其致死率低于SARS和MERS,但潜伏期更长,因此,暴发的规模和范围远大于前两次。
7超级病毒
如果你是上帝,你如何制造一款超级智慧生物呢?很简单,按照人类的样子来就行了。人类发达的大脑、丰富的面部表情、复杂的声音、灵巧的双手以及杂食性、高耐力等特点,无一不是智慧生物的最佳诠释。
那么,问题来了,如果你是魔鬼,你将如何“制造”一款超级病毒呢?这里要注意的是,病毒的传染能力也好,致死能力也罢,都是基因变异和进化的结果,这里的“制造”只是一种比喻。
超级病毒基本上要满足五个条件—
第一,传染能力尽量高一些;
第二,潜伏期尽量长一些;
第三,致死率不能太高;
第四,变异能力得强,这样可以增加疫苗研制的难度;
第五,有一个非常合适的自然界宿主。
当然,在一般的潜伏期时,病毒的传染能力会大打折扣。所以,第一点和第二点是“鱼与熊掌,不可得兼”的。变异能力强的病毒,性质本来就不稳定,所以只要第四点强,其他的也就不好说了。
不过,超级病毒基本上还是遵循以上五个维度来判断的,冠状病毒无疑是其中的佼佼者。新型冠状病毒之所以能超越它的“前辈”,主要在于具备了全球大流行的病毒的特征,而且搭上了蝙蝠这趟便车。
毫无疑问,“瘟疫”这个词起源于拉丁词汇plaga,意为“重击”或“伤口”。
在古拉丁文的语境中,“疫”往往与某种不幸或灾害相关,而不一定指代某种疾病。这一用法大约出现在罗马帝国晚期,“疫”的含义逐渐成为天降“重击”。
瘟疫的历史载满了痛苦和死亡。它的出现与消失充满了随意性,往往无法探究,因此它困扰着绝大多数历史学家。
瘟疫能够引发恐惧和惶恐,展现恶意和残酷。瘟疫试炼着人类社会,不是人类社会胜利,就是瘟疫胜利,双方没有妥协的可能性。
幸好人类的智慧在不断强大,这一速度理论上要远远超过病毒强大的速度。这将让人类文明持久地延续下去,尽管在这一过程中需要付出死亡和忧伤的代价。
延伸阅读
《史之疫:病毒、动物与人类》
作 者:张森森 著
出版社:中国工人出版社
本书重点讲述与病毒有关的历史事件,以及人类与病毒漫长的斗争史,开篇即以人类历史上非常严重的一次病毒疫情—“西班牙大流感”的故事为引子,揭开病毒的神秘面纱,并重点介绍了昆虫、鸟类、蝙蝠的进化史,揭示了病毒、动物、人类三者之间的复杂关系。用简明扼要的语言,回顾人类与病毒百年来的血泪抗争史,呼吁读者爱护自然环境,与动物和谐相处,提倡健康生活与科学防疫。
《瘟疫:历史上的传染病大流行》
作 者:【美】约翰·艾伯斯 著 徐依儿 译
出版社:中国工人出版社
本书诠释了6种传遍世界、先后从公元6世纪延续至今的传染病:鼠疫、天花、肺结核、霍乱、流感和艾滋病。作者不仅讲述了这些传染病带给人类历史的影响,还分析了人类的不同文化态度对传染病发展进程的影响。作者认为,即使在没有现代医学手段的情况下,人类也可以通过对于大型传染病的不同态度来影响疾病的发展进程。这一点,对于我们应对新出现的传染病大流行是十分重要的经验。