病毒與人類的“相愛相殺”史_風聞

文 | 湯波

中國農業大學分子生物學博士

非洲豬瘟病毒尚未消停，新型冠狀病毒又來逞強，還有艾滋病病毒、埃博拉病毒等致命病毒仍在地球某個角落繼續作惡——病毒似乎在用行動時刻提醒人類：它們才是地球最早的原住民和地球生命的主宰。

雖然病毒留給人類最刻骨銘心的記憶莫過於致命傷痛和生離死別，不過對於人類來説，病毒意味着更多。

01

****▶****生活在病毒星球

關於病毒起源於何時，科學界還沒有定論。

不過，2018年發表在《自然》雜誌上一項關於病毒與脊椎動物進化關係的研究表明，至少在5億年前第一種脊椎動物出現之時，病毒就已經存在，並伴隨着整個脊椎動物甚至整個生物界的演化。

人類認識病毒的歷史很短，只有不到130年。

繼1892年俄羅斯科學家發現植物源的煙草花葉病毒、1898年德國微生物學家發現動物源的口蹄疫病毒之後，1901年，美國科學家首次在黃熱病患者身上分離出一種 “可過濾因子”（黃熱病病毒），並推測蚊子是主要傳染源，幫助控制了當時造成巴拿馬、古巴等中南美洲國家重大傷亡的黃熱病。

不過，病毒實在太小，只有20-300納米，要等到1931年電子顯微鏡發明出來，人們才能一睹病毒的真容，病毒研究也逐漸迎來黃金時期，大多數病毒性傳染病才得以有效防控甚至根除。

德國物理學家弗里德里希·魯斯卡發明的第一台電子顯微鏡，他因此獲得了諾貝爾物理學獎

很快，科學家們開始在生物體、土壤、空氣和海洋等地球各個角落尋找着病毒的身影，結果發現病毒幾乎無處不在。

有人估計地球上的病毒數量有1000萬億億億個之多，其中大部分是藏身于海洋的噬菌體，這些噬菌體每天可殺死約20%的海洋微生物，這對於維持海洋微生物之間的平衡，甚至對整個地球生態環境都至關重要。

由於發現的病毒越來越多，而且這些病毒形態各異、遺傳基礎不盡相同，感染宿主千差萬別，為此，各國病毒學家成立了國際病毒分類委員會，以對所有已發現的病毒進行統一分類。他們將目前已知的病毒歸於14個目、140多個科、840多個屬和約5000個種，不同病毒種之下還可細分。

比如此次在中國及全球100多個國家肆虐的新型冠狀病毒，在分類學上與SARS冠狀病毒同屬於冠狀病毒科，β冠狀病毒屬，SARS相關冠狀病毒種，因此國際病毒分類委員會也將其命名為SARS-Cov-2。

不過，目前已知病毒只是地球上現存病毒極少的一部分，有人預測地球上的病毒有數百萬種之多。

當然，我們最關心的是對人有害的病毒。根據國際病毒分類委員會最新報告，目前已知能夠感染人類的病毒約有263種，來自25個病毒家族，預計每年還會發現2~3種可感染人類的新病毒。

雖然看上去種類不多，不過病毒對人類造成的傷害難以抹平，甚至改變了人類歷史。

02

****▶****病毒改變人類歷史

隨着一萬多年前人類農業社會興起，人口數量快速增長，居住密度不斷提高，為各種病毒繁衍提供了適宜環境，導致各種病毒性傳染病不斷爆發。

天花病毒、麻疹病毒、骨髓灰質炎病毒和肝炎病毒等古老病毒，曾經在歷史上殺死數以億計的人類，流感病毒、埃博拉病毒、SARS冠狀病毒、新冠病毒等近百年相繼出現的新病毒，也給人類帶來巨大災難。

天花是由天花病毒引發的流行傳染病，死亡率可達30%以上，被認為是人類歷史上最具殺傷力的病毒性傳染病，其歷史至少可追溯到公元前14世紀的古埃及時期，考古學家在當時一些法老木乃伊身上發現了感染天花留下的痕跡。

之後，天花一直在歐洲、非洲和亞洲反覆爆發。麻疹是由麻疹病毒引發的古老傳染病，據推測至少有2000年曆史，到20世紀80年代以前，每年導致數百萬人死亡。

16世紀，西班牙人將天花、麻疹等病毒性傳染病帶到美洲，殺死了三分之二的美洲土著，是導致當時南美最強盛的阿茲特克帝國滅亡的重要原因。即使到了20世紀，全世界死於天花的總人數也可能超過3億。

黃熱病原發於非洲，是一種通過蚊子傳播黃熱病病毒引發的烈性傳染病。

從17世紀中葉開始，美洲殖民者從非洲引入黑人奴隸，隨之而來的還有非洲蚊子，導致美洲各地相繼爆發黃熱病和瘧疾等蟲媒傳染病。由於非洲人對這些傳染病有免疫力，客觀上又促進了更大規模的黑奴貿易。

19世紀末，法國殖民者在巴拿馬海峽開鑿運河時，正值黃熱病疫情，約85%的勞工感染，其中2.2萬人死亡，導致運河工程因無法招到工人而停工，直到15年後美國醫生找到黃熱病的傳染源頭並開啓滅蚊行動，才重新施工建成。

1918年大流感期間，美國紅十字會的志願者護士在工作

1918年秋天，第一次世界大戰進入尾聲，德國人仍打算做困獸之鬥，但是此時突然爆發西班牙大流感，人們對這種新型感冒病毒普遍缺乏抵抗力，很快疫情席捲參戰各國，交戰雙方均因流感死亡數十萬人，戰鬥力鋭減，只好匆匆簽訂停戰協議，提前結束了戰爭。

流感病毒並沒有就此收手，在之後的一年多里，造成全球5000萬人死亡，相當於第一次世界大戰死亡人口的6倍，而且以青壯年為主。

進入21世紀以來，SARS、高致病性禽流感、埃博拉、中東呼吸綜合徵、新冠肺炎等病毒性傳染病接連爆發，給全球公共衞生帶來巨大挑戰。2003年在中國首先爆發的SARS疫情曾造成全球29個國家8000多人感染，774人死亡。

2012年，在沙特等地爆發的中東呼吸綜合徵感染2496人，死亡858人，死亡率高達34%。2014年~2016年，埃博拉出血熱在西非等地爆發，造成2.8萬人感染，1.1萬人死亡，死亡率高達40%。

2019年末，冠狀病毒再次捲土重來。

比爾·蓋茨2月29日在《新英格蘭醫學雜誌》發文指出，如果不盡快採取有效防控措施，新冠肺炎疫情有可能造成百年不遇的全球大流行，呼籲“全球領導人應當立即行動，刻不容緩”。

防控病毒性傳染病，最有效的方法是疫苗，特別是對於反覆爆發的傳染病。疫苗一般包括將病毒（或其他病原體）進行減毒或滅活處理的減毒疫苗或滅活疫苗，用基因工程生產的重組病毒蛋白疫苗，以及可在體內表達這些病毒蛋白的DNA或RNA核酸疫苗。將疫苗注射到體內後，可激發人體產生免疫記憶，下次面對相同病原體感染時，人體即可快速產生抗體來消滅入侵的病原體。

自18世紀末英國鄉村醫生愛德華·琴納（Edward Jenner）發明牛痘接種法之後，疫苗被廣泛用於傳染病的預防。

經過全球幾十年的共同努力，1980年世界衞生組織宣佈天花得到根除，這是世界上第一個人為根除的傳染病。由於疫苗的廣泛採用，麻疹、脊髓灰質炎、流行性腮腺炎、黃熱病和乙肝等病毒性傳染病在全球範圍內得到有效控制，感染數和死亡數均大幅下降，一些國家也逐步根除了這些傳染病。

不過，疫苗主要針對變異率比較小的病毒，對於遺傳變異大或突發的傳染病，疫苗開發難度非常大。針對不同流感病毒，科學家開發了各種疫苗，總保護率只有30%~70%。艾滋病疫苗開發難度更大，全球各國科學家已研發了30多年，目前為止仍然一無所獲。

2003年SARS爆發期間，疫苗研發迅速跟上，不過隨着疫情結束，由於缺乏臨牀患者和持續經費支持，所有SARS疫苗項目都半途而廢，令人惋惜。

在本次新冠肺炎疫情中，很多研究機構正在積極研發各種疫苗，包括減毒疫苗、滅活疫苗、基因工程疫苗和RNA疫苗等，但是疫苗研發需要經過嚴格的臨牀前試驗和臨牀試驗，最快也要1年半左右。目前疫情在全球持續蔓延，新冠疫苗一旦研發成功，將成為控制全球疫情的主要武器，值得期待。

另外，對於疫苗無效的傳染病，科學家還開發出一系列抗病毒藥物，通過阻斷病毒入侵細胞或阻止病毒複製來消滅病毒。

目前艾滋病抗病毒藥物相對較為成功，可有效抑制艾滋病患者體內的病毒載量，可使其預期壽命和生活質量接近正常人。這些原本對付艾滋病和流感的抗病毒藥物目前也被用於治療新冠肺炎的臨牀試驗，療效有待驗證。

03

****▶****人類竟離不開病毒

儘管某些致命的病毒曾帶給人類巨大的傷痛，而且未來我們仍將面臨未知病毒的侵襲，但是隨着科學家們對病毒瞭解越來越深入，通過密切監測動物源病毒變異、建立完善疫情預警和防控體系、研發特異性疫苗和抗病毒藥物等舉措，可將病毒性傳染病的危害控制到最小，甚至阻止疫情發生。

進一步審視人類與病毒的關係，我們會發現，其實病毒對人類進化至關重要，或者可以説，沒有病毒，也就沒有人類。

1990年10月，與阿波羅計劃和曼哈頓計劃相提並論的人類基因組計劃正式啓動，計劃花15年時間、30億美元完成人類基因組測序工作。

到2001年，人類基因組草圖完成，科學家從人類基因組草圖中發現一個令人驚訝的現象，原來人類基因組中竟然含有8%的內源性逆轉錄病毒基因序列，要知道人類基因組約有2萬個功能基因，而這些功能基因的編碼序列僅佔整個基因組的1%。類似的病毒基因序列在幾乎所有的哺乳動物和其他脊椎動物中都存在，均失去了病毒基因原有的功能，成為宿主基因組的一部分。

科學家推測，這些來自病毒的DNA序列可能是遠古的逆轉錄病毒在感染人類和其他哺乳動物祖先的精子或卵細胞時，將其病毒基因整合到哺乳動物祖先基因組後遺留下來的，這些動物祖先由於某種原因也沒有將外來基因清除，沒想到這些病毒基因後來竟然在哺乳動物形成和進化中做出了重大貢獻。

目前已有證據表明，這些逆轉錄病毒基因對於哺乳動物胎盤形成和對病原體產生免疫力至關重要。除了逆轉錄病毒基因序列，有研究團隊證實一些非逆轉錄病毒基因也早已鑲刻進人類等哺乳動物基因組中，顯著增強了宿主對現在類似病毒的抵抗力。

人類基因組和蛋白質也表現出對病毒較強的適應性。

科學家發現，因為基因組裏攜帶兩個拷貝的CCR5（協助艾滋病病毒入侵細胞的受體蛋白）基因突變體，約有1%的歐美白人對艾滋病病毒和天花病毒具有較強抗性，而且在2000多年前，CCR5基因突變體即已在歐洲出現，之後攜帶CCR5基因突變體單拷貝的人越來越多，已佔到現今所有歐美人的約10%。

這説明歐洲2000多年前天花等傳染病的爆發，促進了CCR5基因突變體在歐洲人羣的擴散，這也是人類在基因組水平對病毒的一次適應。斯坦福大學研究人員從所有哺乳動物相對保守的約9900種蛋白質中，篩選出約1300種與病毒互作的蛋白質，發現約有30%的人類蛋白質發生了針對病毒的適應性變化，以更利於對抗病毒，因此研究人員認為病毒是人類和哺乳動物進化的最主要推動力。

可見，病毒並非都是“惡魔”，人類進化史有病毒的身影，也有它們的功勞，人類也正在利用病毒遞送藥物，對付超級細菌，使其繼續為人類服務。

人類與病毒相愛相殺的關係仍將持續下去。