【书摘】在未来,人类会彻底消灭病毒吗?

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  一场突如其来的流行病,让人们熟悉了新冠肺炎、核酸检测等不少拗口的生物学名词,小心翼翼地戴起了口罩,也让人们意识到,在我们习以为常的静好岁月之外,还有一个人类至今尚未完全理解的庞大病毒世界。那么,我们有办法彻底消灭人类世界中这些危险的病毒吗?

  原文作者丨王立铭

  摘编丨安也

  在未来世界里,病毒和人类的关系会发生什么样的变化。我们有办法彻底消灭人类世界中这些危险的病毒吗?

  这可能是所有人都非常关注的一个问题。要知道,即便只是21世纪的前20年,病毒流行也已经造成了数千万人死亡。更重要的是,在消灭危险病毒这件事上,人类是有成功的先例的。1977年,索马里梅尔卡市出现了人类历史上最后一位天花患者。两年后的1979年10月25日,世界卫生组织宣布,人类彻底消灭了天花。

  

  世界卫生组织宣布人类彻底消灭天花。

  导致脊髓灰质炎的脊髓灰质炎病毒,也距离被人类彻底消灭不远了。截至2018年,全世界仅有阿富汗和巴基斯坦境内仍有新发病例,发病人数不足30人。

  铁一般的事实证明,全球协作和大规模推广相关疫苗的接种,确确实实能够消灭曾经肆虐人类世界的危险病毒。

  

  《给忙碌者的病毒科学》,王立铭著,湛庐文化丨浙江教育出版社2021年1月

  01

  消灭危险病毒的前提

  这里我想要提醒你,人类想要重现这种辉煌的胜利,彻底消灭那些危险的病毒,是有明确前提的。

  第一个前提是,我们打算消灭的那些危险病毒,只会在人类世界传播和潜伏。

  天花病毒和脊髓灰质炎病毒,都只能以人类为宿主,它们没有能力入侵和感染别的地球生物。这就意味着,只要我们能够在人类世界消灭它们,它们就不会回头找我们的麻烦了,因为地球上不再有它们的藏身之所。

  第二个前提是,我们打算消灭的那些危险病毒,不会产生无症状携带者。

  这个道理也很容易理解,天花病毒和脊髓灰质炎病毒感染会引发严重疾病。在短时间内,患者可能痊愈,也可能因病致残,甚至死亡。他们传播病毒的时间窗口总体是有限的,发病的特征也很容易识别。只要隔离好现有的患者,防止他们传播病毒,那么过一段时间这种病毒的传播链条就会被切断。

  第三个前提是,我们不会从自然界继续获得新的危险病毒。

  在人类世界肆虐的病毒中,有相当一部分来自我们身边的动物。而想要真正保护人类的安全,我们就必须阻止新的危险病毒的入侵。而所有这些前提条件,都很难被满足。

  

  纪录片《病毒猎人:阻止下一次爆发》(2014)海报。

  先说第一个前提。一个众所周知的反例是流感病毒。

  流感病毒造成的感冒症状不算严重,传播力也不太强,但我们就是始终拿它没有办法。每年秋冬季节它都会准时降临,而且必定夺去数十万人的生命。造成这一后果的一个很重要的原因是,流感病毒的宿主范围非常广。除了人类,各种野生和驯化的鸟类、哺乳动物,都可以感染和传播流感病毒。这就让彻底消灭流感病毒从理论上变得不可能了。

  即便人类可以靠疫苗、靠隔离,甚至靠天气,遏制流感病毒的传播,也没有能力去控制所有这些动物的行动。这些动物宿主为流感病毒提供了一个庞大的天然储藏库,病毒可以在那里自由传播、变异,然后等到气候合适时再发动攻击。

  更要命的是,因为宿主来源繁多,彼此之间还可以交叉传播,所以人们很难预测每年将会骚扰我们的流感病毒到底是哪一种,即使提前准备了疫苗也要提心吊胆。

  我们再说第二个前提。大量的病毒性传染病都可以在人群中默默存在并传播。比如流感病毒在潜伏期内就有传染能力,还会有一部分患者可能自始至终都不会发病,但体内仍会携带流感病毒。这些现象的存在显著提升了人类消灭这种病毒的难度。毕竟要是毫无症状,我们又怎么去识别和管控这些潜在的传染源呢?在新型冠状病毒肺炎的传播中,科学家也已经观察到了类似的迹象。

  然后是第三个前提。2002年开始的SARS冠状病毒和2019年开始的新型冠状病毒的流行表明,想要完全阻止动物病毒突破物种屏障入侵人类世界,是件非常困难的事情。21世纪以来发生过的病毒流行,比如2002年的SARS冠状病毒、2012年的MERS冠状病毒、2009年的H1N1流感病毒、2019年的新型冠状病毒,这四种病毒都是初次从动物世界进入人类世界的。而2014年到2016年局部流行的埃博拉病毒、2016年局部流行的寨卡病毒,以及一直在流行的艾滋病病毒,它们进入人类世界的时间也不足100年。

  

  电影《流感》(2013)剧照。

  我们几乎可以笃定地说,动物世界里隐藏的新病毒将会持续寻找人类世界的软肋,伺机突破。

  2020年年初,科学家还在穿山甲的体内发现了一些全新的冠状病毒,很像是新型冠状病毒的远亲。通过分析病毒的基因组序列,科学家猜测,只需要少数几个基因变异,这些病毒就能在短期内获得入侵人类世界的能力。

  总而言之,我想人类肯定会借鉴消灭天花病毒和脊髓灰质炎病毒的经验,继续对抗那些危险的病毒。但是至于彻底而全面地摆脱病毒的威胁,很遗憾,目前我们还不具备这个实力。

  02

  我们能找到对抗病毒的新办法吗?

  如果无法取得全面胜利,那人类该怎么应对病毒的威胁呢?我们有没有可能在某些方向上取得一些进步,更好地对抗病毒呢?

  这当然是可以做到的,也是很有希望的。

  最直接的方式是在药物研发和疫苗研制方面取得进步。在前文中我们已经提了不少,这里就不再过多重复,只着重讲两个可能会帮助我们对抗病毒的思路。

  第一个思路是用新技术对新型病毒、新型传染病的暴发做出预警,帮助我们尽快采取隔离等措施来阻止疾病流行。从2002年的SARS疫情暴发和2019年的新型冠状病毒肺炎疫情暴发中,我们可以看到一个很棘手的问题:面对一种全新的、人类对其一无所知的传染病,想要快速识别和反应实际上是很困难的。毕竟一线医护人员每天都要面对大量症状类似的患者,准确地从中识别出新型疾病,及时上报,并采取公共卫生方面的措施,是个非常困难的任务。

  而新技术或许可以在这方面发挥作用,比如基因组测序技术。

  如果能够快速、便宜和准确地对患者体内病毒的样本做基因组测序,以基因组序列信息作为疾病诊断的标准之一,我们就有可能在第一时间发现新病毒和新疾病的存在。在2019年的新型冠状病毒肺炎疫情中,医生就已经通过基因组测序分析,了解到某些患者体内存在一种全新的冠状病毒。如果这项技术能够大规模应用于临床实践,就可以为我们对抗传染病争取更多的时间。

  除此之外,我们还可以利用移动互联网技术。

  智能手机和移动互联网已经成为现代社会的基础设施。在新型冠状病毒肺炎疫情中,也确实有人利用移动互联网提供的数据,分析人群的迁移规律,标记邻近社区的确诊患者等。而我相信,我们能从这些数据中挖掘出来的信息远不止这些。

  智能手机的移动轨迹能不能帮我们找到感染者在发病前和哪些人有过密切接触,是否需要采取隔离等措施?在某个地区、某段时间里,诸如“咳嗽”“发烧”“拉肚子”这些关键词的搜索频率如果出现了突然波动,是不是就提示了某种传染病可能在流行?在未来,智能手机能不能整合某些人体生命指标,比如心率、体温、血氧浓度等,从而使整个移动互联网兼具公共卫生机构的功能?

  

  电影《传染病》(2011)剧照。

  第二个思路可能会让你觉得有点匪夷所思;既然人类世界的大部分病毒是从动物身上获得的,那么我们有没有可能干脆离动物远一点儿?不过,这里说的“远一点儿”,可不是要把动物,特别是野生动物赶尽杀绝。最近还真有不少人在讨论,要不要彻底消灭城市周围的蝙蝠等,这些想法是非常可笑且危险的。地球生态是一个盘根错节的复杂系统,对其随意破坏可能导致的后果,我们谁都无法预料。

  相反,我们应该做的是尽量不要入侵野生动物的天然栖息地,让它们尽量保持自然的生活状态,不要和人类世界产生太多交集。2002年开始的SARS疫情就是一个很好的提醒,如果不是人类贪图口腹之欲,大规模饲养和贩卖果子狸这种半野生动物,它们体内的SARS冠状病毒就不会大肆入侵人类世界。

  除了这些保守型的策略,我们还可以采取一些进攻型的策略。比如,我们有没有可能逐步淘汰对家禽、家畜的依赖,用其他方法生产肉类和动物产品?毕竟除了野生动物,家禽、家畜也是不可忽视的病毒的天然储藏库。

  在过去几年中,有不少初创公司,比如美国的BeyondMeat和ImpossibleFoods,都在研究如何利用植物蛋白质来生产口味和营养成分都比较接近肉类的食品,甚至还有一些公司研究的就是如何在实验室里通过人工培养细胞制作“人造肉”。

  我自己就吃过用上述两家公司生产的“人造肉”制作的汉堡和香肠,只能说口味差强人意,但这显然是一个值得关注的方向。如果人类真的能够制造出可以满足大多数人需要的“人造肉”,那不仅能节约饲养家禽、家畜的大量资源和场地,减少温室气体排放,而且能帮助人类远离很多病毒的源头。

  到目前为止,我们其实主要还是把病毒当成敌人来对待的,讨论的都是如何彻底消灭它,如何有效地防止其入侵人类世界。

  03

  病毒会成为人类的朋友吗?

  在这里我想要提醒你,病毒并不只是人类的敌人。我们说过,在进化历史上,它参与塑造了生物学意义上的人类物种。如果我们小心利用,它也能够成为人类手中创造未来的工具。

  这又从何说起呢?我将从两个方面来说明这种价值—用病毒来帮助我们杀死危险的细菌和肿瘤。

  那些专门入侵细菌的病毒,也就是所谓的噬菌体,很有可能成为人类对抗细菌感染,特别是耐药菌感染的工具。自然界存在的病毒类型多得无法计数,而这也为我们提供了无穷无尽的对抗细菌的武器。

  还有一些病毒看上去能够帮助我们识别和杀伤体内的癌细胞,这就是所谓的溶瘤病毒。我们不仅能从自然界寻找杀伤肿瘤的病毒,还能通过基因改造,让某些“人畜无害”的病毒具备杀死癌细胞的能力。

  在上述两个方面,已经有些充满前景的技术进入了人体试验阶段,有些已经正式上市推广应用了,如用于治疗晚期黑色素瘤的药物T-VEC。

  

  电影《致命拜访》(2007)剧照。

  除此之外,如果人类需要对自身或动植物的基因进行改造,不管是治疗疾病也好,获得某些优良特性也好,病毒都是最好的工具。就拿我们自己来说吧,每个人的独特属性,从身高、体重到头发、眼睛,甚至是智商和性格,在很大程度上都是由体内携带的遗传物质决定的。

  如果父亲母亲孕育我们的时候,或者在我们一生当中的任何时刻,细胞内部的遗传物质出现了异常,我们就有可能死亡或者出现疾病。很多严重的遗传疾病,比如地中海贫血症,就是这么来的。

  想要治疗这些严重的疾病,一个直截了当的办法是,直接修复DNA上的异常。

  这是一个非常困难的任务。先不说具体如何修改DNA,单是把修改DNA的工具投放到细胞内,就已经非常困难了。人体拥有百万亿个细胞,细胞之间形成了复杂且相互纠缠的精巧结构。为了治疗某种遗传病,医生可能需要把修改DNA的工具投放到人体某个特定器官中数以亿计的细胞内部,而且还不能干扰别的细胞。可以说,这是一种目前人类科学无法企及的“黑科技”。

  而病毒这种生命形态天生就有能够精确识别和入侵特定细胞的“超能力”,这也是它们生存的基础。所以,只要我们找到合适的病毒,就能利用它实现对大量特定细胞的精准打击。

  在过去的30年中,科学家已经开始尝试这样的思路了—用病毒作为载体,把负责修改DNA的工具投放到人体细胞中,治疗各种各样的遗传疾病。类似的思路也已经拓展到了对传染病和癌症的治疗当中。归根结底,任何人类疾病都能归结为某些细胞出了某些问题,所以病毒这种工具总能找到自己的用武之地。

  

  电影《末日病毒》(2007)剧照。

  病毒的价值显然并不限于治病本身。在未来世界,如果我们想培育出肉质更好、更好吃的家禽和家畜,想要培育出更耐寒、更耐虫害的农作物,就都会涉及修改这些生物的遗传物质。既然如此,我们就希望找到相应的细胞,然后把修改工具投放进去才行。这个时候,病毒就是最理想的载体。

  地球上所有的生命形式,都有与之相对应的病毒,动物有,植物有,真菌有,细菌也有。所以,无论你想要针对什么物种进行修改,找到这个物种对应的病毒,都是至关重要的一步。

  人类文明的发展,离不开我们对地球生物的有意识改造,对我们自身的有意识改造。在人类历史上,这种改造主要是通过驯化动植物、农业育种、医学进步等途径来实现的。但是在未来,伴随着生命科学的进步,我们最终会走向这样一个历史时刻—只要搞清楚了遗传物质是通过什么方式决定生物的不同性状的,就可以通过修改或设计遗传物质,创造出我们需要的生物特性。而这将会和1万年前的农业革命一样,成为人类历史的里程碑。

  想要实现这种革命,病毒将不可或缺。

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