病毒視角

陳賽

virus源自拉丁語，指毒蛇的毒液，或男人的精液。一個神奇的詞，同時意味著創造與毀滅。

有一個叫“瘟疫公司”的游戲，要求玩家站在傳染性病原體的立場上，從單一起點出發，將病原體散布到世界各地，從而制造一場超級瘟疫，最終目的是毀滅全人類。在病原體的傳播過程中，玩家必須不斷修正它的傳染性和抵抗力，以便應對來自世界各國政府及科學家們的反擊措施。這個游戲提供了細菌、病毒、真菌、寄生蟲、朊病毒、納米病毒和生化武器7種基本病原體，還在后續的更新版本中補充了虛構的特殊病原體神經蠕蟲、僵尸病毒以及猩猩流感等。

“以毀滅全人類為己任”聽起來多少有點變態，卻提供了一個很有趣的視角。一方面，你會發現以病原體的視角看世界，竟然有一種類似于宇航員從太空看地球的開闊感，人類的地理遷移、人口學變遷，都直觀地呈現在一張不斷變化的世界地圖上。另一方面，換位思考病毒的“策略”問題，可幫助解釋這樣一個問題，病原體作為相對簡單的生命形式，尤其是病毒，簡單到自己不能進行任何代謝過程，是如何在漫長的進化中留存下來，并發展出如此強大的殺傷力的？病毒是地球上最小、最古老的微生物——如果一個人可膨脹到一座體育場那么大，那么一個典型的細菌就有場上一個足球大小，而一個典型的病毒相當于足球上一塊六角形花紋那么大。它們自身缺乏生長或繁殖機制，必須依靠所感染的細胞存活，但它們幾乎能以任何生物為宿主，從而在地球上任何一個地方存活，無論是南極的層層冰川之下，還是撒哈拉沙漠的漫天沙塵之中。如果將海洋中的所有病毒加起來，相當于7500萬頭藍鯨的重量。如果將這些病毒頭尾相連地排列起來，它們可以伸到60個銀河系之外。當然，真正對人類有害的病毒只有極少數——據稱，我們一生大概會遭到500～1000種病毒的侵襲。

對我們來說，引發疾病的任何病毒和細菌都是邪惡的入侵者，如果它們有任何目標，那就是傷害我們。但從它們的視角來看，這些病原體與任何有機體的進化一樣，只是利用環境資源不斷地復制擴增、保存自我而已，只不過它們利用的（以及在過程中毀滅掉的）資源恰好是我們的身體。比如，很多病原體面臨同樣的生態挑戰：合適的棲息地很少，而且距離遙遠。想象一下你是一個病毒，在自己的棲息地——人類宿主，你已經感染了一些細胞，成功地復制了不少后代，但宿主的免疫系統已經盯上了你，正在設法抓住你、殺死你，加速發熱的環境不再適合居住。你怎么才能讓你的后代進入一個更友好的環境（比如一個新的、未經開發的人體）？

沒有腿、翅膀、鰭或者任何交通手段，你的后代靠自己的力量達到下一個宿主的可能性為零。但是，自然選擇已經為病原體提供了大量的逃亡策略，比如通過唾沫傳播。狂犬病毒在殺死一只狗、蝙蝠或者其他溫血的動物宿主之前，會擾亂它們的中樞神經，使它們陷入狂怒，同時從其神經系統轉移到唾液里，以確保宿主只要一開口咬人，病毒就能進入新的宿主體內。

有些病毒通過蚊子傳播。比如在寒冷的地區，每年只有在昆蟲孵卵的短暫夏季里，間日瘧原蟲才能季節性地感染蚊子，所以它們不是全年都在消耗能量孕育子孫，而是大部分時間都蟄伏在人類肝臟內，到了夏天才驟然蘇醒，積極生兒育女，并通過被感染者的血液進行傳播。還有一些病毒采取守株待兔的策略——在遇到新的宿主之前，它們能在宿主體外存活很長時間，比如天花病毒。

流感病毒（Influenza）有著更精妙的傳播機制——它們藏匿在病人的呼吸道里，刺激你的鼻子，迫使你打噴嚏或咳嗽，從而幫助它從一個宿主跳到另一個宿主。還有一種假說認為，流感病毒會激發人類宿主社交的欲望，這樣它們才能在舊宿主的癥狀出現前找到新宿主。

英文Influenza源自15世紀意大利，中世紀歐洲醫生認為此病源自不利之星象所造成的影響。如今，我們已經知道流感不是星象的杰作，而是一種病毒，只有10個基因，一旦進入宿主的鼻子或者喉嚨，就會抓住并侵入呼吸道表面細胞，并利用宿主細胞不斷復制自身的遺傳物質和蛋白質外殼，而且效率極高。如果你感染了流感，你的呼吸道里每一個被感染的細胞都會制造上萬個新病毒。你體內的流感病毒總量會在幾天之內增加到100萬億個。這些病毒會不斷感染和摧毀更多的呼吸道表面細胞和黏液（病原體的防御機制），就像割草機割草一樣。

地球上但凡有冬季的地區都伴隨著季節性流感。科學家并不清楚背后的原因，但一種假設認為，低溫讓病毒更加穩定，再加上干燥、涼爽通風，載滿病毒的飛沫可以在空中飄浮很長時間，從而增加它們遇到新宿主的機會。

人類往往低估流感病毒的危險性。我們總以為最大的危險來自那些尚未為人所知的神秘病毒，隱匿在某些非洲叢林里，比如埃博拉病毒，2014年僅僅在非洲就殺死了好幾百人。進化生物學家認為，病毒的殺傷力與傳播性之間是進化的一種制衡策略。想象一下，一種病原體最大限度地利用宿主資源，制造最多的后代，乍一看是一種進化優勢，但到了一定程度就會適得其反，比如性傳播的病原體，如果宿主太早失去行動能力，就沒法找到新的性伴侶，傳遞病原體。這可能可以解釋為什么性傳播疾病一般曠日持久;而通過昆蟲傳播的病原體，比如瘧疾、黃熱病等，就沒有必要考慮宿主的死活，這可能也是它們一般都非常致命的原因。

自然進化要在二者之間找到平衡，選擇那些毒性強到足以產生很多后代，但又不至于破壞它由當前宿主傳播到新宿主的機會。流感病毒顯然找到了一個極佳的平衡點。它的殺傷力足夠強，傳播速度又快，范圍極廣，是世界上唯一一種沒有地域限制的病毒，而且，它還能從一個物種跳到另外一個物種。

事實上，所有人類流感病毒最初的傳染源頭無一例外是鳥類。很多鳥攜帶病毒，但并不生病。流感并不感染鳥類的呼吸道，而是它們的肝臟，病毒隨鳥的排泄物掉入水中，感染前來喝水的其他鳥類。

通過跨物種傳播來擴大自己的根據地，這對于病毒維持自己在自然界的一席之地非常重要，但病毒感染一個新的宿主非常難。首先，病毒感染需要能夠結合宿主細胞膜表面的受體。不同宿主細胞表面的受體差別很大，病毒想要通過突變，獲得結合其他宿主細胞表面受體的能力并不容易。其次，病毒進入宿主細胞后需要利用宿主細胞內的原料來復制自己的基因組和生產病毒粒子所需要的包裝材料，這個過程會受到多種宿主因子的限制。最后，病毒感染新的宿主，對于新宿主來說往往是一場災難。如果缺乏長時間的適應過程，再加上宿主體內往往沒有針對這種病毒的抗體，可能會在短時間內導致宿主出現嚴重癥狀和死亡，這對于病毒來說也往往意味著終結。

但這些是會變化的。流感病毒在復制基因的時候經常出錯，所以產生了大量的基因變異。有些變異對病毒沒有影響，有些會使它失去復制的能力，但也有一些變異會增強它們的生存優勢，比如有些變異幫助病毒改變蛋白的形狀，更容易抓住宿主的人類的受體細胞，或者幫助病毒應對體溫問題——人的體溫比鳥類要低很多……當變異累積到一定程度，流感病毒株感染人的能力也不斷增強，還進化出新的傳播路徑。在鳥類身上，病毒的路徑是肝臟—水—肝臟;在人類身上，病毒則從呼吸道到飛沫再到呼吸道。

當兩種不同的流感病毒在同一個細胞內相遇，它們會互相交換基因，產生全新的病毒，同時帶有兩種病毒的基因，科學家將這個過程比喻為病毒版本的“性交”。這種基因交換在流感病毒的進化史上起到了關鍵作用。四分之一攜帶流感病毒的鳥類體內有兩種或者兩種以上的病毒株。這些病毒通過基因交換，得以在不同的鳥類物種之間移動。偶爾，一個禽流感病毒還可能勾搭上人型流感病毒，這意味著真正災難的發生——新的病毒株能輕易地在人與人之間傳播，而且人類的防御系統對新病毒毫無經驗，更無法遏制它的擴散。2009年，人類痛苦地意識到，原來禽流感還可以感染豬，豬流感又從豬跳到了人身上，當年暴發的豬流感（pH1N1），從墨西哥開始，短短數月內擴散到全球208個國家，累計導致1.8萬人死亡。

據世界衛生組織統計，1940至2004年共發現154種新型病毒性疾病，其中四分之三的傳染病是由動物傳播給人類的（或稱動物傳染病）。兩個物種的親緣關系越近，一種微生物在二者之間成功流動的可能性就越大。人類近20%的主要傳染疾病由靈長類動物傳播，其中包括HIV病毒。HIV病毒的歷史可以追溯到800萬年前一個相對簡單的生態互動：中非的黑猩猩捕食猴子，感染了猴子身上的兩種病毒——紅頂白眉猴SIV基因片段和大白鼻長尾猴SIV基因片段發生了重組，構成了黑猩猩的SIV病毒，然后在19世紀晚期或者20世紀早期某個時候，又從黑猩猩身上跳到人類身上，變成了HIV病毒。

HIV病毒是通過血液和性行為傳播的，傳播能力趕不上流感病毒，但就狡猾程度而言，可能沒有比HIV更厲害的病毒了——它攻擊的目標恰恰是偵查和阻止病毒進入人體的免疫系統。它會抓住一種叫cd4t細胞的免疫系統，二者就像一對肥皂泡一樣融合在一起。HIV是一種逆轉錄病毒，它將自己的基因材料插入細胞的基因組之中，操控細胞為己所用，復制更多的HIV病毒，從而感染更多的細胞。

人類免疫系統與傳染病病原體之間戰爭是緩慢與曠日持久的，就像“冷戰”一樣。自從人類發明了抗生素，幾乎能夠對抗所有的細菌，卻對病毒一籌莫展——抗生素的原理是干擾和破壞細菌的新陳代謝，但病毒寄生于活體細胞之內，并不具備獨立的代謝功能。

與流感病毒一樣，HIV病毒在自我復制過程中也經常出錯，這些變異為自然選擇提供了素材，從而制造出更具有適應性的病毒。在單一宿主體內，自然進化就能改善病毒逃脫免疫系統監視的能力。免疫系統崩潰后，任何一個普通的感染對人體來說都是致命的。艾滋病的危險性不在于HIV本身，而是感染HIV后的各種感染所帶來的并發癥。華盛頓大學的微生物學家厄休拉（Ursula Goodenough）曾經提出，人類免疫系統與傳染病病原體之間戰爭是緩慢與曠日持久的，就像“冷戰”一樣。自從人類發明了抗生素，幾乎能夠對抗所有的細菌，卻對病毒一籌莫展——抗生素的原理是干擾和破壞細菌的新陳代謝，但病毒寄生于活體細胞之內，并不具備獨立的代謝功能。

在17世紀的英國，治療鼻病毒（造成普通感冒的最常見病毒）的藥物包括火藥、雞蛋和油炸的動物糞便和脂肪，今天科學家仍然沒有找到可以對抗這種病毒的方法。有統計數據說，每個人一生平均要花一年的時間因為感冒而臥病在床。就這一點而言，鼻病毒也可算是相當成功的贏家了。

在與人類的戰爭中，唯一遭遇真正慘敗的是天花病毒。天花曾經是地球上最危險的疾病之一。在18世紀末，天花每年都會奪走大約40萬歐洲人的生命。僅在20世紀，全世界范圍內就有約計3億人死于天花。這種病毒會讓患者身上出現可怕的癥狀——天花皰疹，皰疹表面覆蓋著一層堅硬的外殼，里面充滿不透明液體。這些皰疹會在幸存者皮膚上留下標志性的皮損和結痂，讓人面目全非。

從1965年開始，世界衛生組織展開了在世界范圍內根除天花的計劃，并于1979年宣布天花作為一種疾病被剿滅。天花之所以被人類徹底打敗，一是因為人類制造出了高效的疫苗;二是它在人類中傳播太久，已經失去了感染其他物種的能力。它唯一的宿主就是人類。只要免疫地球上所有的人，天花就無處存活。

但是，最后一批天花病毒仍然保存在美國和俄羅斯被高度保護的實驗室冷凍環境中。2010年，當世界衛生組織再次就是否摧毀地球上最后一批活天花病毒樣本展開辯論時，事情已經發生了戲劇化的轉折——科學家已經破解了天花病毒的所有基因序列，具備了人工合成天花病毒的所有技術手段。人類的知識給了天花最后的不死之身，確保了它永遠不可能被“根除”。

◎ 來源|三聯生活周刊