如果说潘朵拉盒的打开给人类带来了种种罪恶和不幸,那么,人类向自然环境的不断开发虽然给人类社会带来了灿烂的物质文明,但同时也打开了另一只“潘朵拉盒”——动物身上的各种病毒通过各种途径向人类转移,引起了人类流行性疾病的大爆发,要制止这种危险的到来,就必须重新认识环境开发的模式和人类行动的后果,实施“病毒根除计划”。
一
突然发烧是每个旅行者都害怕的。患者常常体温高达103华氏度、眼睛充血,面色潮红。一位澳大利亚年轻人就是这样的不幸者,他在与同伴穿过非洲南部,度过了充满田园生活气息的夏季后,却突然病倒并被急救到医院。医生认为这是细菌感染,或者是热带热病,于是给他服用了抗菌素,但以后几天,病人的症状更严重了,甚至出现大量带血的呕吐、腹泻,且全身长出疹子。不到两天,失血开始难以控制,最终这个年轻人死于突然呼吸停止,两天后,他的同伴也因同样的症状住进了医院,庆幸的是,熬过痛苦的二、三周后,他终于恢复健康了。
后来的实验分析证实:这种病叫马尔堡(Marburg)病,这种神秘病毒在1967年曾成为头版头条消息,当时在西德的马尔堡和南斯拉夫的贝尔格莱德有25名实验人员在处理受感染的猴子后被传染,其中7人最终死于此病,此后,这种病便销声匿迹,直到8年后,又突然袭击了那两位澳大利亚旅行者。直至今天,流行病学家依然不能确定两位不幸者是怎么染上这种病毒的。
马尔堡病只是许多可称为暴露病毒(emerging virus)中的一种。这种病毒传染似乎无处不在,它们往往是外来的,一旦染上就是致命的。与马尔堡病毒类似的埃波拉(Ebola)病毒,在1976年首次出现就引起了苏丹及扎伊尔两地的瘟疫大流行,死亡率分别高达50%及90%。在最近的10年内,全世界有50多万人受艾滋病的侵扰,其发病因子就是人类免疫力缺失病毒(即HIV)。据估计,至少有600万人携带这种病毒,而其在人体内有数月、甚至几年的潜伏期,更糟糕的是它四处转移而且远非人类所能制止,最近几年出现的病毒完全可以列出一份长长的名单,稍稍提一下即有众所周知的流感、外来的登革热、里夫特山谷热(Rift Valley fever)、阿根廷溢血热(Argentine hemorrhagic fever)和日本脑炎(Japanese encephalitis)。
为给这些威胁人类的疾病分类命名,科学家们不得不重新检查这些病是如何出现的,多数权威人士认为这种暴露病毒之所以能这样突然猖獗,是因为它已重新进化、从病毒的多系列及它们积聚基因突变的速率来看,这一观点是合理的。如果这一设想昇有典型意义,即便有可能,像马尔堡或埃波拉这样的新病毒的演变也是非常难预料的。另外,虽然抗生素EL使许多疾病得到控制,但是对大多数病毒来说,抗生素依旧无能为力。
强调暴露病毒的多种存在形式往往会分散对大多数病毒共有特征的注意,碰巧,很大一部分“新”病毒并非真的是新形成的,而是我称之为“病毒输运”现象的副产品。病毒输运指那些存在于某些动物种群中的疾病向人类的转移。例如,最近发生马尔堡病的是1967年提供实验人员实验用绿猴的乌干达同一地区,这使人们更加相信病毒载体是猿猴类,因此,就是HIV那样可怕的病毒,也并不像其出现时那样新奇。近年来,调查者们从其它动物包括西非地区猴群的近亲种中发现了许多类似的HIV病毒。对艾滋病的新奇,并不表明病毒演化有了全新的变异,恰恰反映了人类对自然世界了解的缺乏。
但问题仍然存在:是什么在指挥“病毒输送”?催化剂恰恰是人类活动——特别是对环境不断增长的冲击。战争、人口迁移、农业、森林退化及人口增长造成的变化大大加快了病毒从封闭隔离的动物库到更大的人类群体的转移。像马尔堡及HIV这类病毒的出现提醒人们:传染性疾病与其说是人类文明史前的遗留物,不如说是人类生活在有机世界中所必须付出的代价。但是,人们不必消极等待下一次病毒灾难,虽然人类对这些病毒的出现负有很大责任,但正是这种左右环境变化的能力显示:人类集体智慧防止病毒转移出现的能力大大超出大多数人的想象。
二
纵观人类文明史,几乎所有的传染病,甚至那些非病毒疾病,也是通过动物进入人群的。最臭名昭著的例子就是黑死病(the Black Death),在14世纪中期的20年内,它使亚欧大陆三分之二的人口致死,而引起这次淋巴腺鼠疫的杆菌就藏匿在一种长期以来适应人类居住环境的老鼠身上,而且菌随鼠体上的跳蚤到处传播。在中世纪和19世纪,当瘟疫又一次横扫中国大陆时,船上的鼠使这种瘟疫传遍整个大陆并漂洋过海,船到之处社会政治一片混乱。相似的病因,同样牵涉到老鼠、虱子及跳蚤,导致了从16世纪延续到20世纪40年代欧洲战场上斑疹的毁灭性流行。
黄热病(Yellow fever),一种同样可怕的热带瘟疫,其传播也是被一种更奇特的适应而促成的,携带黄热病毒的埃及伊蚊(Aedes aegypti)更高程度地家养化了。它们在人工制造的容器中,例如水塔、水桶,比在天然水体中更好地繁殖。奇异的亲密关系使它们由于奴隶交易从海船装到美洲。到17世纪中期,黄夹克病(Yellow Jack)已成了热带加勒比海船员最害怕的病。因为这种携带黄热病毒的蚊子能经几周或者几月的航行存活下来,船上的水手们被航'行中一连串莫名其妙的流行病折磨得奄奄一息。尽管现代一直试图控制这种昆虫,但黄热病仍然是热带国家中主要的健康问题,以至每一位在那些地区的旅行者都必须先接受免疫注射。
如果说历史给我们上了一课,那就是说传染病并非在真空中产生_作为疾病载体的害虫非常成功地利用了那些新增的生态场所:废物堆、毁林留下的空地、停滞的水源,这些都由人类活动开辟,过度的探索和开发也使人类开始接触原本封闭隔绝的疾病“库”。鸟疫,即鹦鹉热,在1929年和1930年随被传染的热带鸟进口到美国,致使36人死亡。正是人类对环境超极限的侵占、比任何单个载体更大程度地促使了病毒“杀手”的突然降临。
三
很久以前导致“病毒输送”的因素今天仍然在作祟,可以确信,许多“输送”,包括许多由于不卫生而滋生的古老而熟悉的传染病,仍然在不发达国家像幽灵一样出没。不能,也不应该对此熟视无睹了!此外,随着农业发展和环境退化的加速,最近几十年来此类突发事件越来越多了。
例如,在阿根廷南美大草原的中部地区,每年均有500例令人痛心的阿根廷溢血热被报道,其病因是呼宁病毒(Junin Virus),它们感染了一种约4英寸长的本地鼠(CM,Calomys musculinus),病毒随着鼠尿流出并沉积在农庄,二次世界大战时,当草原被开垦并种上供出口欧洲的玉米,这种鼠曾猖獗一时,而一系列研究都表明,现在在玉米地里产生的CM数量远远大于当初的草地生境,在过去的35年,阿根廷溢血热传染地区从6,000平方英里扩大至近40,000平方英里,与正在进行农业开发地区的面积相当。
马秋博病毒(Machupo Virus)如出一辙地侵袭了相邻的玻利维亚农场。病毒的宿主是另一种本地鼠(CC,C. Callosus)。本世纪50年代,随着农业,尤其是畜牧业的兴起和发展,这种鼠竟出乎寻常地很好地适应了新的环境,直到60年代,仍有大约1,000例玻利维亚溢血热报道,其死亡率为20%。庆幸的是:一个有组织的啮齿类控制规划似乎已奏效,从1974年来还没有新病例的报道。但中国未能如此幸运,每年仍有超过100,000例另一种溢血热,它由一种只在中国出现的汉滩病毒(Hantaan virus)引起,其天然宿主是黑线姬鼠(Apodemus agrarius),这种东半球的田鼠在稻谷收割季节将病毒传播到农民身上。
农业发展也推动了以昆虫为载体的病毒的传播,主要是由于敞开水体的灌溉。例如在亚洲,日本脑炎造成每年7,000人的死亡,载体就是一种在洪水淹过的稻田中滋长的蚊子,同样地,在1957年首次爆发于千里达的奥罗波克热(Oropouche fever),最近已传到巴拿马及亚马逊河流域。很显然,这种病毒是由于可可树的引种而出现的。作为一种经济植物,可可树的种子一贯用来制巧克力,但是,病毒的载体——咬人蚊蚋也在收割后丢弃的空可可壳内的积水中很好地滋生繁殖。
现代交通运输为任何新的或外来的病毒迅速传播扩散提供了充足的条件。登革热,很久以来一直在亚洲横行,是一种使人身心备受折磨的病,它也是由携黄热病毒的同种蚊子引起的,而蚊子却是在那些用废弃石油桶及其他类似容器压制成的贮水器里繁殖的。到1985年,另一种更带侵略性的登革热病毒载体——亚洲虎蚊进入了美国。很明显,在装船用的湿的旧绳子上,许多种蚊子找到了很好的滋养地。从此,虎蚊在美国的7个州扎了营,虽然至今未发生与此有关的病毒太流行,但是这种情况表明:即使是最工业化的强国,在如此微小的入侵者面前仍是同样脆弱。
四
二次大战后,抗生素,诸如青霉素及链霉素的广泛应用似乎使传染病得到了控制。但出于种种原因,病毒对这种药物往往“无动于衷”,这使病毒的危害远远大于细菌感染。
病毒如此顽固,部分原因应归结于它们与宿主细胞的紧密联系。病毒不像细菌那样具清楚的细胞形态及复制能力,只是一些装在蛋白鞘里的基因信息。病毒为了复制自身,必须找到特定的宿主细胞,注入它的遗传物质,充分利用宿主形成细胞的时机产生成千上百个病毒拷贝。通常,在这过程中宿主细胞会被杀死,抗生素常常通过改变结构或遏制其特定功能来御抵入侵者,但对病毒及其宿主完全无能为力,因此,抗病毒治疗充其量不过是对其自身细胞发起有限冲击的一次尝试罢了。
但是,有毒宿主细胞如果大范围出现,将是极端危险的,允其在艾滋病中,宿主细胞更愿寄生于T淋巴循环系统——人类免疫系统的关键所在,对诸如HIV的那些慢性病毒来说,由于其在传染介质中长期潜伏,对它的治疗更为复杂。传染上HIV的人一旦出现艾滋病症状,唯一能做的仅是延续其疾病的发作进程。那些受单纯性疱疹病毒(Herpes simplex virus)威胁的人们同样笼罩着一生被感染的阴影,但由于这种感染不会发生更为严重的病变,所以,只需在病症使人不舒服时才接受医药治疗。
病毒性疾病治疗的困难在于病毒的高速突变。最好的例症也许是流感,它的症状可以从众所周知的讨厌的流鼻涕到寒颤甚至危险的高烧。流感病毒在它的外表层有两种特有的糖蛋白分子——血细胞凝集素(H)及神经氨(糖)酸苷酶(N)。这些分子就像贼用万能钥匙闯入他人房间一样,能使病毒粘住宿主细胞然后侵入,疫苗通过刺激产生抗体群,使之附着在这些表层分子上从而反击病毒。但经过几代连续突变,病毒表层分子巨大的变化以至老抗体再也辨认不出。现在已知的抗原性漂离的连续突变,有助于解释流感现在虽只在局部相对缓和地流行,却仅仅几年就爆发一次,因为其速度快于抗流感新疫苗的发展。
表层多数抗原的遗传漂变是流感大流行的主要原因。在流感病毒群中,有13种H(从H1到H13),及9种N(从N1到N9 )。如果一个细胞同时被两组合不同H或N亚种的病毒传染,那么抗原性基因将重组形成一种在人群中从未见过的新组合,20世纪60年代中期,分子排布的主要构型H2N2,是全世界几乎所有的人都对此有了免疫能力,但到1968年,香港流感蔓延时却又出现了新的亚种——H3,而对此大多数人无免疫力,于是,H3“周游”了全球,显示了其对大多数人的致命性 · 最近一次滤过性病毒流感是在1977年,照样是一场致命的大流行。
五
如此看来,在新的流感病毒繁殖中,可怕的事情不再是突变而是现有基因的成功重组。更糟的是,这些基因大都是从动物转移过来的,H的每一亚型都能在鸭子或其它水禽中找到。美国田纳西州孟菲斯的圣约翰儿童研究医皖的病毒学家Robert G. Webster,甚至已称它们为“天然流感基因库。”
那么,到底是在什么地方,这些动物能生活得如此接近以致各种病毒贮存库混合在一起呢?原来,几世纪来,亚洲许多地方的农民都采用这样的农业生产方式:把家禽家畜,特别是鸭和猪的新鲜粪便用作鱼塘的饲料。例如,在马来西亚,鸭粪用来喂猪,然后猪粪排入池塘养鱼。对粮食需求不断增长的地区来说,这种低投入高产出的整体农业生产技术无疑是相当有吸引力的。
因此,正如Scholtissek已经指出的:这样的技术对整个世界的健康来说可能又是一种灾难!猪、水禽和人类如此密切相联,为一系列流感病毒的交错传染及新组合的发展提供了良好的条件,一有机会它们就传染给农民。最近的几次感染(1957、1968、1977)都在中国爆发并非偶然。但奇怪的是,国际发展组织似乎还未觉察到这些病毒的威胁,甚至还有人建议在非洲和拉丁美洲也建立类似香港的水产养殖项目——简直是火上浇油,病毒流通不是要更快了吗?
六
病毒是不好应付的对手,它们自古以来就和别的机体共同进化,而且又很快利用了人类活动提供的丰富的“旅行机会”。如果说还有一丝击败这些病毒的希望,那么,人类首先要认清他们在形成生物环境中的作用。简单地说,如果人类真是病毒输送的工程师,他们应该更称职一些。
其实,在许多情况下,如果有高效的全球方案并切实执行,问题就可能较容易解决。比如在制订新的发展计划时,就应考虑潜在病毒险情。可以从耕种区的微生物及带病毒动物体内取样,进行全面而系统的环境影响评价,在热带城市,要重建供水系统,减少或摒弃开放性贮水库,以控制诸如登革热之类的蚊子寄生病毒。当然,这些努力的不断成功是与随时的注意、警戒分不开的。然而,不如人意的是:已有成功希望的根除病毒计划,常常为了节省开支而过早地放松或者完全放弃了。这种看似“省钱”的政策,最终免不了重新恢复当初迫使根除计划中断的各种条件。
同时,为了更富进攻性、更机智地对付那些尚未发现的病毒,病毒学家必须懂得更多有关种间转移的机制及其决定因素,近年来,生物学家越来越关注病毒的分子行为,这一研究确实有了许多深入的观察和方法,不过,以机体为基础的研究,如野外生物学和宿主病毒间相互作用的研究,与分子病毒学间的联系还应加强。野外病毒学家的研究条件还相当缺乏,国际上只有很少一些资料充足、设施完善的野外实验室。约翰 · 霍普金斯大学卫生学及公共健康专业的Donald A. Henderson曾倡导根除天花的规划,最近又提出了颇有价值的建立早期警报及科学协作的建议。Henderson认为,科学家、公共卫生官员及政府决策人员应当考虑在热带地区建立一个疾病监视中心,如果野外监视中心与现存的病毒遗传学及流行病学数据库相联系,野外专家就能确定将产生的病毒种类,并在其大流行前控制其发展。
对暴露病毒,人类并非完全一筹莫展。但为了不断取得进展,这一问题的解决需要经济特权。有讽刺意味的是,这个问题所化费用比起某些公共计划如军事项目,要少得多 · Henderson指出,传染病控制的里程碑——根除天花的完成只花了约3亿美元,不幸的是;到了关键时刻;最主要的问题已不再是病毒学的,而是社会方面的了。正像对艾滋病蔓延反应迟钝的表现一样,官方往往不能及时认清潜在威胁或者及时动员大众以避免危机的爆发,我们现在唯一的希望是:在下一次危机爆发前,病毒根除计划的价值能得到重视。
[The Sciences,1990年9~10月号]