病菌与人类的相杀简史:病菌的演化策略

发布时间:2021-04-21   来源:绿叶鸟健康养生网    
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网络时代惊人的信息复制力和传播力,常常被形容为“病毒性传播”。在某种意义上,网络效应确有类似于流行病学的特征。贾雷德·戴蒙德在其名作《枪炮、病菌与钢铁》中,深度洞悉了人类社会演进的命运。在新型肺炎传播令人担忧的当下,重读其中关于病菌的篇章,可窥见隐藏在病菌流行背后的内在机理。

编辑丨楚妍

我们都喜欢按照自己的观点来考虑疾病问题:怎样才能挽救自己、杀死病菌?消灭这些坏蛋吧,不必介意它们的动机是什么!然而,为了打败敌人,必须了解敌人,在医学中尤其如此。因此,让我们暂时把人类的偏见放在一边,从病菌的角度来考虑疾病问题。要知道,病菌同我们一样都是自然选择的产物。病菌以各种稀奇古怪的方式使我们生病,这样做会得到什么样的演化利益呢? 


01
病菌的演化策略

从根本上说,病菌的演化和其他物种没有什么两样。演化所选择的,是那些在繁殖后代和帮助后代向适于生存的地方传播方面都是最有效的个体。传播能力强的病菌繁殖的后代也多,结果就会得到自然选择的偏爱。 


病菌传播最不费力的方式,就是等待着被动地传染给下一个受害者。有些病菌等待一个宿主被下一个宿主吃掉,例如,沙门氏菌就是因为我们吃了已被感染的蛋或肉而感染上的;引起线虫肉芽病的寄生虫是喜吃寿司的日本人和美国人因为吃了生鱼片而有时感染上的。 

有些病菌不是等到旧宿主死后被吃掉,而是在昆虫的唾液中“搭便车”,这个昆虫咬了原来的宿主,然后赶紧离开去寻找新的宿主。提供这种“免费搭车”的可能是蚊子、跳蚤、虱子或采采蝇,它们分别传播疟疾、瘟疫、伤寒或昏睡病。 

其他一些病菌可以说是由自己来处理事情。它们改变宿主的结构和习惯,来加速自己的传播。从我们的角度看,得了由梅毒之类性病是一种极不光彩的事。然而,从病菌的观点看,这只是一种有用的手段,用以获得宿主的帮助把病菌移入新宿主的体腔。 

流行性感冒、普通感冒和百日咳病菌所运用的策略就更厉害了,它们诱使受害者咳嗽或打喷嚏,把一群病菌向未来的新宿主喷射出去。同样,霍乱菌促使它的受害者大量腹泻,把病菌送入潜在的新受害者饮用的水源。 

因此,从我们的观点来看,生殖器溃疡、腹泻和咳嗽都是“症状”。但从病菌的观点看,它们就是传播病菌的聪明的演化策略。这就是为什么“使我们生病”是符合病菌的利益的。 

但是,为什么病菌会演化出杀死宿主这种明显自拆台脚的策略呢?因为,至少在一段时间里,只要这病人仍然活着,霍乱菌就会由于大量传播进下一个受害者的饮用水源而得到好处。倘若每个受害者因而平均感染一个以上的新的受害者,那么即使第一个宿主碰巧死了,霍乱菌仍然会传播开去。


02

“军备竞赛”不断升级

活下去并保持健康,最好的办法就是杀死那些该死的病菌。受到感染的一个普遍反应是发烧。我们习惯把发烧看作是一种“症状”。但是,体温的调节是受到基因控制的,并不是无缘无故发生的。有些病对热的反应比我们的身体更敏感,提高我们的体温,实际上就是要在烤死我们自己之前把病菌烤死。 

我们的另一个普遍反应就是把免疫系统动员起来。白血细胞和其他细胞积极地搜出并杀死外来病菌。在抵抗某种使我们受到感染的病菌的过程中逐步形成的特定抗体,使我们在痊愈后不大可能再次受到感染,这就是预防接种的原理。 

可是,有些聪明的病菌在免疫防御面前就是不屈服。有些已学会了改变抗体能认出来的细菌的某些分子结构(即所谓的抗原)来使我们上当。新品种的流行性感冒通过不断的演化或改造,产生了不同的抗原,这就是为什么虽然你在两年前得过流感,但今年另一种流感到来时仍不能免于感染的缘故。 

病菌演化的结果是以我们体内的养料为食,一旦原来的受害者死了或者产生了抵抗力,它们没有翅膀可以飞到一个新的受害者身体里去。因此,许多病菌不得不演化出一些花招,好让它们在潜在受害者之间传播,而许多这样的花招就是我们身上体现出来的“症状”。我们演化出自己的反花招,细菌又演化出反反花招来应对。我们和病原体的这场不断升级的演化竞赛难解难分,会以竞赛一方的死亡为代价,而自然选择就是这场竞赛的裁判。


03

闪电战还是游击战?

流行性感冒是大多数美国人因有亲身经历而非常熟悉的一种病。霍乱这种流行病发生的间隔时间较长。人类历史上最大的一次流行病是在第一次世界大战结束时,杀死2100万人的流行性感冒。黑死病在1346年到1352年间杀死了欧洲四分之一的人口。19世纪80年代初,当加拿大太平洋铁路修经萨斯喀彻温时,该省以前很少接触过白人及其病菌的印第安人死于肺结核的人数每年竟达到惊人的9%。 

这些传染病有几个共同的特点。首先,它们从一个受感染的人迅速而高效地传给近旁健康的人,结果使整个人口在很短时间内受到感染。其次,它们都是“急性”病:在很短时间内,你要么死掉,要么完全康复。第三,我们当中的确获得康复的那些幸运的人产生了抗体。最后,这些病往往只在人类中传播;引起这些病的病菌往往不是生活在土壤中或其他动物身上。 

这4个特点结合起来往往造成了某种疾病的流行,其原因不难理解。简单地说,情况是这样的:病菌的迅速传播和症状的迅速发展,意味着当地人口中的每一个人很快就受到感染,之后不久他或者死去,或者康复并获得免疫力。仍然会受到感染的人都不会活下来。但由于这种病菌除了在活人体内是不可能生存的,所以人死了这种病也就消失了,直到又一批后代达到易受感染的年代——直到一个受到感染的外来人使一场流行病重新开始。


04

什么加速了大规模疾病

与世隔绝的人口特有的疾病,都是人类最古老的疾病,是我们与野生近亲非洲类人猿所共有的。相比之下,前面讨论的那种群众疾病只有在积聚起众多的稠密人口时才可能出现。这种人口的积聚,随着大约1万年前农业的出现而出现,然后又随着几千年前城市的出现而加速发展。 


事实上,许多为人们所熟悉的传染病得到证实的最早出现年代都晚得令人惊奇:天花出现在公元前1600年左右(从一具埃及木乃伊身上的痘痕推断出来),流行性腮腺炎出现在公元前400年,麻风出现在公元前200年,流行性脊髓灰质炎出现在公元1840年,艾滋病出现在1959年。 

这个结论也有其矛盾之处:既然过去这些病是不可能存在的,它们又是从哪里来的呢? 

就引起我们独有疾病的许多病菌来说,分子生物学家现在能够确定一些亲缘关系最为接近的病菌是在各种家畜和宠物中流行。动物流行病同样需要稠密的大种群,因此,当我们驯养牛和猪这类群居动物时,它们已经受到了一些流行病的折磨,只不过在等待着转移给人类罢了。例如,麻疹病毒和牛瘟病毒亲缘关系最为接近。牛瘟病侵袭牛等反刍哺乳动物,不侵袭人。反过来,麻疹病毒侵蚀人却不侵袭牛。牛瘟病毒从牛转移给人,然后通过改变其特性以适应人的情况而演化成麻疹病毒。考虑到许多农民的生活和睡眠同牛及其粪便、呼吸、溃疡和血液近在咫尺,这种转移就一点也不令人奇怪了。 

究竟发生了什么,使一种本来为动物所独有的疾病转化为人类独有的疾病?有一种转化涉及居中传病媒介的改变:如果一种依赖某种节肢动物为传播媒介的病菌要转移到一个新宿主身上去,可能不得不也去寻找一种新的节肢动物。例如,斑疹伤寒最初是由老鼠身上的跳蚤在老鼠之间传播的,过不多久就能从老鼠身上转移到人的身上。最后,斑疹伤寒菌发现,人身上的虱子提供了一种效率高得多的在人与人之间直接往来的方法。由于美国人大都消灭了身上的虱子,斑疹伤寒又发现了进入我们体内的一条新路线:先是传染给北美东部的飞鼠,这些飞鼠藏在阁楼上,然后再通过这些飞鼠传染给住户。 

总之,疾病代表了一步步的演化,而病菌则通过自然选择适应新的宿主和传病媒介。但同牛的身体相比,我们的身体具有不同的免疫系统、虱子、排泄物和化学物质。在这种新的环境下,病菌必须演化出新的生存和传播方法。 

(选编自《枪炮、病菌与钢铁:人类社会的命运》,贾雷德·戴蒙德著,谢延光译,上海译文出版社)
 

图说天下

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