第二部分 流行病风暴来袭
06 地球村与流行病时代
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第一部分 乌云密布的文明史
第一部分 乌云密布的文明史
第二部分 流行病风暴来袭
06 地球村与流行病时代
第二部分 流行病风暴来袭
第二部分 流行病风暴来袭
第二部分 流行病风暴来袭
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我们可以想象一下射箭手射中靶心的情形。想象我们将一位奥林匹克射箭选手的眼睛蒙上,然后转动他的身子,并让他去射中靶心——射中概率和波利尼西亚人发现夏威夷的概率是一样的。可想而知,在幸运最后降临之前,有多少船只和船上的人遭遇到失败或不幸。
距今几百万年前,人类就正式开始靠双脚周游世界。直立行走便于四处转悠,使人类拥有了超越猿类表亲的优势。并且正如第3章所言,这造就了人类在自己的环境中与微生物互动的特有方式。但是人类今天有能力以不可思议的方式满世界旅行,是始于对船舶的使用。

他们的研究成果表明,靠近公路增加了人传染上人类免疫缺陷病毒的风险。人们在公路上来往的次数越多,被传染上人类免疫缺陷病毒的概率就越高。因为公路将人运送到四面八方,而人将人类免疫缺陷扩散到四面八方。除了性工作者,在撒哈拉沙漠以南非洲地区染上艾滋病的最高危职业是卡车司机。麦卡琴和其同事们的研究已显示,在公路上来往次数多的人,其人类免疫缺陷病毒基因更为复杂。公路提供了条件,让不同类型人类免疫缺陷在一个同时感染者体内彼此相遇,并且交换基因信息。公路不仅帮助已立足的病毒扩散,它还能协助引发流行病。
但是鸟和蝙蝠虽然有翅膀,它们中的大多数实际上都生活在离出生地很近的地方,只有几种像北极燕鸥这样进化为定期向远方迁徙的物种。流动性很高的物种,不管是鸟、蝙蝠还是人,对维系微生物生命和传播微生物特别重要。
全球两栖动物数量减少已有一段时间了,但这些不断增加的死青蛙事件发生在未经开垦的处女地,这些地方几乎不可能接触到人类城市制造的有毒物质,或者其他人为的环境威胁。实地生物学家和旅行家们同时发现大量死青蛙散落在林地上,这一景观着实罕见。因为食腐动物会很快吃掉动物死尸,死青蛙这么多,说明食腐动物已经吃饱了,这些都是剩下的。事实上这只是冰山一角,一场毫无预警的两栖动物大屠杀正在发生。
除了新的水路、铁路和公路线提供了四通八达的条件之外,铁路建设和其他大型基建项目所引发的文化变迁也对病毒传播产生重要影响。大批男人被征募(通常是被迫的)去修建铁路。莫尔和其同仁们指出,劳工营里大多是男人,这种情况十分适合像人类免疫缺陷病毒这样通过性行为传播的病毒的扩散。总之,海运、铁路线和与其建设相关的因素,在人类免疫缺陷病毒的早期传播和扩散中发挥了作用。

图6-2 华莱士线和曾将岛屿连接在一起的大陆桥
当然,全世界现代公路的分布并不均衡。在欧洲和北美一些地区,大多数有人烟的地方都有公路通达;而我在中非工作过的一些地方,几乎无公路可至。显然,公路通到新的区域既带来了积极影响,也招致了负面效应。对很多农村社区来说,公路解了燃眉之急,因为有了直达市场和医疗卫生机构的通途;但从全球疾病控制角度来看,公路是把双刃剑。
尽管波利尼西亚人的船队之旅在当时辉煌一时,但与15、16世纪出现的全球性航海探险相比,就黯然失色了。等到15世纪后期,欧洲人到达新大陆时,成千上万艘巨型帆船穿梭于大西洋、印度洋和地中海水域,将人、动物和货物在旧大陆各个国家间来回运送。
其他动物也像人类一样,从大陆桥中获益。但与这些有船的早期居民不同,不能远距离飞行的动物群落,主要在深水屏障的某一边扎根。第一批探险者离开亚洲奔赴澳洲大陆,途中从巴厘岛跨越35千米到达龙目岛。这段水域乘船是相当短的旅程,但对灵长类动物而言却是一次巨大的飞跃。跨越这条分界线后,这些早期的探险者就进入了一个之前从没有猴子或者猿类出没的世界。他们也遇到了全新的微生物。
壶菌事件也为认识一个更大的现象提供了重要线索。这一现象的影响面远远超过了两栖动物。近几百年以来,人类已构建了一个互联世界。这个世界里,生活在某处的青蛙被运到它们以前从未存在过的地方。这个世界里,人类确实能够做到所穿的靴子今天踩在澳大利亚的泥地里,明天就踏进了亚马孙河。这种世界性大流动给像壶菌这样的感染源提供了一个大显身手的全球性舞台。
我们九_九_藏_书_网很难准确了解第一批跨越华莱士线的人类的旅程是什么情形。也许是小分队出行的殖民事件,随后全军覆没。也许在较短时间进驻新大陆后,他们建立起临时基地,与我们登月几乎一样。殖民新大陆所采取的实际方式,应该对确定两个方向微生物的流动都有重要的影响。虽然这些首批澳洲人肯定与留在巴厘岛的“大陆人”有一些联系,但接触可能很不频繁。一些有可能长期感染人类的新型澳洲感染源,借此能够首次成功入侵亚洲那一端的人口。
淋巴结在蜡中封了45年以上。通过将样本中发现的病毒基因序列,与其他出自人和黑猩猩身上的病毒株相比较,他们能够推测出人类人类免疫缺陷病毒始祖出现的大致年代。虽然他们使用的遗传技术没能将年代误差缩小在几十年以内,但他们得出结论:病毒是1900年前后从黑猩猩谱系分离出来的,肯定是在1930年以前。他们也得出结论:1959年那位妇女感染上人类免疫缺陷病毒时,在金沙萨已经有很多人类免疫缺陷病毒基因变异体出现,说明流行病已经在当地站稳脚跟了。
一种可能性就是青蛙的出口。在南非发现壶菌早期证据的研究人员也注意到,一些被感染的青蛙物种通常用于人类验孕。当实验室技术员将孕妇尿注射到非洲爪蛙身上时,它就会排卵——形成今天普遍使用的怀孕试纸的早期版本!20世纪30年代早期发现了这一人类验孕方法后,数千只验孕青蛙被运输到世界各地,它们也许就携带着壶菌。

人类远游的潜能独一无二


小结

过去几个世纪以来,流动在全世界范围内都变得格外便利。公路、铁路、航海和航空革命使人类和动物的流动无论在大陆内还是在大陆之间,都变得更加快捷而有效。运输革命给地球架构了有生命以来史无前例的网络连接。据估计,我们目前有超过5万个机场、3000万公里公路、100万公里铁轨和日夜在海洋中航行的几十万艘船只。

1933男

2010年
图6-3 1933年和2010年的世界航空运输图
商业飞行改变了流行病传播的基本方式。在发表于2006年的一篇精彩论文里,我的同仁约翰·布朗斯坦(John Brownstein)和哈佛大学的克拉克·弗雷费尔德(Clark Freifeld)创造性地使用现有数据,来显示航空旅行对流感传播的影响程度。约翰和其同仁们分析了1996-2005年的季节性流感数据,并将这些数据与航空旅行模式进行了比较。他们发现美国国内航空旅行人数可预测出美国流感的传播速度。值得关注的是,11月份感恩节前后的旅行高峰似乎显得格外重要,国际旅行也扮演着关键性角色。当国际旅游人数偏少时,流感的季节高峰期就来得迟一些——因为旅游者少了,病毒传播的时间就长了。也许最令人吃惊的是,研究者能看出2001年9月的恐怖袭击对流感的影响。旅行禁令致使流感季节推迟,未实施旅行禁令的法国就没有出现这样明显的变化,这为有旅行禁令的国家提供了一个很好的可供比对的控制组。
飞机以一种即时运送的方式将人口连接起来,使微生物更迅速地传播。不同微生物有不同的潜伏期。
真菌来自何方,如何传播?这些问题大部分尚未解决。对来自南非的分类标本的研究显示,至少从20世纪30年代开始,真菌已开始感染非洲青蛙,几十年后传播到其他大陆,这就意味着真菌起源于非洲。但在某个时刻,真菌开始向外蔓延,而且态势迅猛。它如何迅速传播到如此广阔的区域?

流行病大事记

人类免疫缺陷病毒在1900年前后从黑猩猩谱系中分离出来;1959年在刚果出现了艾滋病的流行;医学界在1980年将艾滋病确认为流行病。

中非法语区发生了很多变化。人类免疫缺陷病毒-1型病毒发端于此,到了20世纪50年代渐渐发九_九_藏_书_网展成为地方性流行病,科学家们由此获得了首批珍贵的样本。在2000年发表的一篇论文里,加州大学圣地亚哥分校的人类学家吉姆·莫尔(Jim Moore)和其同仁们将一些关键性事件汇集在一起,主要聚焦于出行的便利如何影响到病毒的增殖。1892年在中非森林核心地带开始出现从金沙萨到基桑加尼的汽船服务,汽船运输让基本上散落在各处的人口有了联系。以前在当地彼此隔离的人群中可能无法存活的病毒,就有机会到达发展中的城市中心。法国人也开始在中非当地修建铁路,这就有效地为正在扩散的病毒提供了一个较大规模的宿主群。
地球上大体静态的生命里也有精彩的例外,其中之一就是椰子树。椰子树的种子(就是椰子)像很多其他的漂流种子(drift seeds)一样,进化出既有浮力又防水的特征,使它们可以借着洋流到遥远的地方旅行。动物中一些种类的蝙蝠和鸟儿是远游能手。最好的例子可能就是北极燕鸥,它也许是地球上除了人类之外最能迁徙的物种。北极燕鸥每年都会从北极的繁殖地飞往南极,然后再飞回北极。
在我们生活的星球上,微生物不再数百年偏居一隅而不与外界接触。如今我们处在一个微生物一体化的星球上。好也罢,坏也罢,它是同一个世界
交通运输的每一次重要发展,都会改变人口间的联系,并同时对新型微生物的传播产生影响。轮船作为唯一长距离运输工具的局面,不会长久存在下去。公路、铁路和航空运输为人类、动物以及微生物的迁移提供了新的联系方式和路线。就微生物而言,运输革命简直是一场连接革命。这些技术永远改变人类传染性疾病性质的连接方式,使微生物的扩散效率实现了飞跃。

在长途旅行中,波利尼西亚人可能主要靠捉到的鱼和雨水补充供给,但是他们所携带的动植物堪称一个名副其实的生物大汇展。他们带上了甜土豆、面包果、香蕉、甘蔗和甘薯,也带着猪、狗、鸡和(可能无意间)捎上船的老鼠。所有这些驯养物种的携带,意味着小型船队不仅为波利尼西亚探险者捎上了维系生命的食品,也带上了迷你型微生物库。这些微生物将四处传播,并与殖民地的微生物进行混合。
使用道路的各种方式古已有之,远远早于使用水路作为交通运输方式。黑猩猩和波诺波黑猩猩会开辟森林小径,并利用小径使自己在领地里的活动更为方便。这是我在乌干达西南部基巴莱森林国家公园对黑猩猩进行研究时所掌握的第一手资料。带领我做这项研究的哈佛教授理查德·兰厄姆利用这些小径使自己对黑猩猩的观察更为方便。
这些早期的定居者必定染上了澳洲动物和其所携带微生物引发的新型疾病。但这些感染源可能总体上对人群的影响有限,因为小规模定居者不可能养活很多种感染源。
公众最根深蒂固的误解之一,是认为我们不知道人类免疫缺陷病毒的缘起。其实我们对艾滋病毒传染源头的了解,可能胜于其他任何主要的人类病毒。正如我在第2章所言,导致流行病的人类免疫缺陷病毒来源于一种跳到人类身上的黑猩猩病毒。这一点在科学界已达成共识。有关艾滋病毒最初如何进入人体的证据逐渐增加,使真相越来越清晰,肯定是人类狩猎和宰杀黑猩猩时,接触到了其血液。在第9章讨论我和同仁们对中非猎人进行的研究时,还将深入探讨这个问题。
有关船舶的最早考古证据,出自距今约1万年前。这些在荷兰和法国被发现的船舶——也许称之为木筏更好,因为它们是由捆在一起的圆木制成的,可能主要用于淡水航行。最早的海洋航行船舶证据是由一队英国和科威特考古学家发现的。他们在2002年报告发现了一艘7000年前的船只,这毫无疑问是用于海上航行的。
我们经历的互联革命99lib.net,已经从根本上改变了地球上动物和人类所携带微生物的流动方式。它使微生物流动速度大为增加,将种群集中起来,使以前在低密度种群中难以存活的感染源得以发展。
那时候地球上较为寒冷,正值一次冰川期的高潮。地球上更多的水被锁在冰里,海平面较低,露出连接今天岛屿的一片片陆地。印度尼西亚群岛的很多岛屿被这些所谓的大陆桥连接在一起。
谜团在1998年7月被揭开,一个国际科学家团队报告了青蛙疾病的罪魁祸首。该团队找到证据证明,绝大多数相继死亡的青蛙感染了一种特殊的真菌。他们识别出这一毒蛙真菌就是壶菌(Batrachochytrium dendrobatidis)。壶菌以前被认为只存活于昆虫和腐烂的蔬菜上,但科学家们在很多死青蛙上发现了它的踪影。令人关注的是,当他们从死青蛙身上刮下真菌,并将其传染给实验室里健康的蝌蚪时,致命的病症再次出现。这说明罪魁祸首就是真菌。

交通革命加速病毒传播


奄奄一息的青蛙都呈现出相似的可怕症状。它们变得无精打采,皮肤脱落;如果四肢朝上,自己往往无力将身子翻正(见图6-1)。消息首次发布后的数月里,人们给出很多可能的解释——污染、紫外线、疾病。但是青蛙尸体的特别分布方式,最像是受到了一种感染源的侵害。动物一个地方接着一个地方、波状的死亡扩散方式显示,这是一种微生物的扩散,一种横扫整个中美洲和澳洲青蛙世界的传染病。
也许关于人类免疫缺陷病毒起源话题中唯一争执不休的是,它最初是如何从第一位被感染的猎人那里传染开的?为什么医学界在那么长时间后才发现了它?最早的人类免疫缺陷病毒样本出自1959至1960年,比艾滋病被确定为一种疾病要早20年。在一项令人惊叹的病毒检测研究中,进化病毒学家迈克尔·伍罗贝(Michael Worobey)和其同仁们试图用刚果利奥波德威尔(即现在刚果民主共和国的金沙萨)一位妇女的淋巴结样本来分析病毒。
1998年,分别在澳大利亚和中美洲从事研究工作的科学家们宣布,他们在科考地所在的森林里发现了大量死青蛙。这一青蛙大规模相继死亡事件显得特别离奇。
要说繁荣的公路建设对微生物流动的影响,最显著的例子之一便是人类免疫缺陷的扩散。我曾在人类免疫缺陷遗传学家弗朗辛·麦卡琴(Francine McCutchan)设在华特瑞陆军研究所里的实验室工作过。麦卡琴和其同事们在东非拉凯(Rakai)和姆贝亚(Mbeya)研究基地进行了一系列引人注目的研究,调查公路在人类免疫缺陷病毒传播中的作用。
虽然科学家们如今详细记载了壶菌的扩散和破坏性,但尚有很多未解的谜团。在壶菌出现之前,两栖动物种群数量已大规模减少。因此壶菌不是全球青蛙数量锐减的唯一原因,但肯定是原因之一。另一个关键因素是,随着近几百年来人类足迹的不断拓展,青蛙赖以生存的栖息地不断减少。

流行病大事记

近几百年以来,人类已构建了一个互联世界。这个世界里,人类确实能够做到所穿的靴子今天踩在澳大利亚的泥地里,明天就踏进了亚马孙河。这种世界性大流动给像壶菌这样的感染源提供了一个大显身手的全球性舞台。

正如我们在第7章里将要看到的那样,全球性大连接也使地球上出现全新的疾病,扩大了可怕的动物病毒的传播范围。这些交通手段创造了一个互联世界——对以前分散在各处,并处于静止状态的感染源而言,它是一个巨大的微生物混合器。地球成了新型微生物混合器,这一事实将永久改变流行病影响人类的方式,是它真正把我们带入了流行病时代。
灵长类动物中,只有人类在一生中都有可能远游。这不是说其他灵长类动物只在原地待着,几乎所有种类的灵长类动物每天都四处觅食,并且年轻的灵长类动物在交配前总会从一个地方迁移到另一个地方。但在地球上,不管是灵长类动物还是鸟类,没有什么在远行速度上能跟人类相提并论。人类远游的潜能,现在包括登月在内,在地球生命史上是独一无二和前所未有的,但一些后果也随之而来。
天花对新大陆人口的影响,是我们知道的最明显的例子,来说明航运所形成的联系方式,能够影响微九_九_藏_书_网生物的传播。据估算,在欧洲殖民期间,由船只带到新大陆的天花病毒杀死了住在阿兹特克、玛雅和印加文明区多达90%的居民,这是一场惨绝人寰的大屠杀。而天花只是这一时期沿着航海线扩散的众多微生物之一。
巴厘岛和龙目岛之间的海峡,正好位于华莱士线上(见图6-2)。这一著名的地理分界线是以19世纪英国生物学家阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士(Alfed Russel Wallace)的名字命名的。他与查尔斯·达尔文共同提出了自然选择理论。虽然巴厘岛和龙目岛之间的距离,并不比印度尼西亚群岛几百个岛之间的很多航道长,但华莱士发现航道两边的动物种群有很明显的差别。虽然他当时没有今天我们所拥有的精确的冰川期水平面模型图,但他猜测这一生物分界线的存在,是因为巴厘岛和龙目岛之间从来没有大陆桥相连接。我们现在知道他的猜测是对的。
人类免疫缺陷病毒可追溯到1959年,甚至1900年,这一事实给了医学界当头棒喝。其中一个关键问题是:如果在20世纪早期人群中已经出现了人类免疫缺陷病毒,并且到1959年至少在金沙萨已成为地方性流行病,为什么我们直到1980年才将其确认为流行病呢?另一个关键性疑问是:有什么特殊情况的出现,使这种病毒在20世纪中叶开始迅速传播?
兰厄姆的博士研究是在珍妮·古道尔在坦桑尼亚建立的贡贝鸟兽自然保护区进行的。他批评了在贡贝发现的一些情况,因为那里的黑猩猩通过吃派送的食物,适应了人类的存在——为了让黑猩猩和人类研究者安心相处,人们给它们吃大量香蕉和甘蔗。兰厄姆觉得,派送的食物使黑猩猩行为发生了一些细微变化,因此当他在基巴莱建立自己的研究基地时,采用了强硬方式让黑猩猩适应人类的存在——让他的团队跟着黑猩猩,直到它们放弃躲避,再也不逃得远远的。此举实际上夯实并延展了黑猩猩活动的自然路径
在这些波利尼西亚人的探险之旅中,最不可思议的是2000多年前首次发现了夏威夷。对于第一批幸运的定居者而言,发现该岛可能就像在大海里捞到针一样。 给大家一个空间概念,夏威夷群岛里最大的岛屿,也叫作夏威夷,直径约160千米。而南马克萨斯,这个其居民最有可能是首批夏威夷殖民者的岛屿,在约8000千米之外。
航空旅行的即时性,意味着连潜伏期很短的微生物也能有效扩散。相反,如果传染上潜伏期很短的感染源的某人登上一艘轮船,那么除非船上有数百人让病毒可以传染,否则在轮船靠岸前病毒就会消亡。

流行病大事记

据估算,在欧洲殖民期间,由船只带到新大陆的天花病毒杀死了住在阿兹特克、玛雅和印加文明区多达90%的居民。


虽然公路、铁路和航海革命使微生物传播发生了巨变,但一种全新的交通方式将使其传播速度更上一层楼。1903年12月17日
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,在北卡罗来纳州的基蒂霍克(Kitty Hawk),莱特兄弟进行了首次持续、有动力、可操纵的飞行。约50年后,第一架商用飞机开始在伦敦和约翰内斯堡之间飞行。到了20世纪60年代,航空旅行时代正式来临(见图6-3)。
我们对这些早期的澳洲居民知之甚少,只知道他们是在驯养革命之前到来的,所以并没有随身携带动物。不过,他们的迁移影响了他们与微生物的关联方式。当他们第一次从巴厘岛横跨到龙目岛时,面对的是全新的动物种类。
壶菌引发全球性青蛙死亡事件,并且在某些情况下使整个青蛙物种灭绝,这对地球上野生物种群而言,是一个不幸的损失。李·伯杰(Lee Berger)是首批识别出壶菌的研究者之一,2007年他在向来保守的科学期刊上发表论文时,用颇不寻常的语言写道:“(壶菌)对青蛙造成的影响,堪称有史以来疾病对脊椎动物生物多样性实施的最惊人的破坏。”

图6-1 被两栖菌杀死的青蛙
我们是如何走到这一步的?很多生物体能够自行短距离移动。像细菌这类的单细胞生物体有小鞭子似的尾巴,即鞭毛,使它们得以移动,但鞭毛无法把细菌挪至远处。植物的种子和真菌的芽孢经风扬起,有可能被动地迁移。它们也采用让动物帮忙迁移的方法,这就是某些水果和像壶菌这样的真菌芽孢存在的原因。然而,鲜有地球生物在其生命周期里定期到几公里外远游。
正式的道路建设大约始于五六千年前,那时整个旧大陆文明中开始用石头、圆木和稍后出现的砖块,使人、动物和货物得以流动。之后在18世纪末和19世纪,法国和英国修建了第一批近代公路。这些公路采用多层铺设,装有下水道,最后浇筑水泥,十分坚固耐用,可全年承载数量庞大的来往车辆。
尽管大陆桥在冰川期暴露在外,但我们知道没有人能步行到澳洲。尤其在今天的印度尼西亚巴厘岛(Bali)和龙目岛(Lombok)之间有个深水航道,是个大约35千米长的海峡,必须坐船航行才能通过。因此,我们推测这些早期人类至少也使用了某种形式的航海工具。

潜伏期

潜伏期是指一个个体从接触微生物到被感染,或者将感染源传到其他人身上这段时间。我们所知的微生物几乎没有少于一天的潜伏期,很多病毒的潜伏期在一周或者一周以上。

继首次澳洲殖民之旅后,约4万年以来,人类一直乘船开拓新大陆,出行频率越来越高。对于后面多次旅行的情形,和它们如何从微生物角度与远方大陆发生关联,我们已掌握了相当丰富的知识。近代之前航海殖民的高潮,可能出现在南太平洋的波利尼西亚人部落。
利用遗传学和地理学知识,我们估算出人类首次使用航海船只的时间要早很多。澳大利亚和巴布亚新几内亚的土著人也许能提供最好的佐证。将澳洲人的基因与世界上其他人的基因相比较,我们能得出结论:至少5万年前就有人到达澳洲了。
但这可能不是引发壶菌全球性传播的唯一原因。因为在壶菌的生命周期中,有一个阶段会积极在水里传播,水也是一个可能的传播因素。人类流动当然也是原因之一,我们的鞋子和靴子至少要负一部分责任。
自从1998年科学家报告首例青蛙死亡事件以来,在有青蛙生活的所有大陆上都有壶菌的记载。它既能在海平面上存活,又能在海拔6000米的高地上任意肆虐。它还是一个杀手;仅在拉美,壶菌就让113种特别美丽的五彩蟾蜍里的30种灭绝了。地球的多样生物中永远少了这30个物种。
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