【编者按】

在《别丧!不就是流行症》一书中团结国环境署高级照料、东京大学教授石弘之从环境史的角度,探讨了流行症与人类相互排挤、相互斗争、相互共存的历史。本文摘编自该书第一章.

人与微生物的配合进化

人类从非洲的配合祖先最先,在举行林林总总的分化的同时也履历种种进化。这个历程可以描绘成有庞大的分枝的一棵树。同样,许多微生物也遵照进化和突变的历程,也可描绘成一棵进化的系统树。

本书中泛起的“幽门螺杆菌”“艾滋病”“ *** 瘤病毒”“麻疹”“水痘”和导致“成人T细胞白血病”“肺结核”等病的病原性微生物都被以为是非洲起源的。它们是与人类宿主一起进化同时流传到天下各地的其病原性微生物的后裔。

到现在为止,病毒被以为只是一个导致疾病的穷苦憎恶的器械。然而,一种RNA病毒的逆转录病毒(Retrovirus)将自己的基因融入到另一个生物体的基因中,也推动了生物体的进化。通常,基因从怙恃到孩子“垂直”移动,但病毒可以在生物体个体之间让基因“水平”移动。

人的遗传信息(基因组)在2003年所有被破译后发现,只有1.5%的基因能够制造卵白质,其中约占全体一半的基因来自病毒。其中许多是可自由移动的基因片断,称为“转座子”(Transposon)。在进化历程中,它潜入了人类的基因中,可能是已往曾肆虐过的病毒的残骸。

病毒的主要作用

生物体被以为通过将受熏染的病毒的基因引入其自身的基因中来引起突变,使遗传信息多样化,从而促进进化。任何生物体,包罗人类,都含有来自病毒的基因。这种基因不仅仅是一种宿居存在,而是起到了林林总总的作用。在医疗领域正在现实应用的基因编辑和基因治疗,就是让病毒作为载体(vector)将基因携带转移到其他个体的一种手艺。

另外,病毒珍爱哺乳动物的胎儿的作用也被解明。胎儿的遗传特征的一半来自父亲,对母亲的免疫系统来说,恰似移植器官一样,是异质的。凭证常理判断,通过母亲的免疫反映,胎儿应该是不能生计下来的。这长时期以来都是一个谜。

引起排挤反映的母亲的淋巴细胞被一块细胞组成的膜珍爱,而被阻止进入胎儿的血管。在20世纪70年月后,人们在哺乳动物的胎盘中发现了大量的病毒。1988年,瑞典乌普萨拉大学的埃里克·拉森博士等人发现,这种细胞的膜是由体内的病毒制成的。换句话说,病毒掌控了人类生命的本质部门。

除此以外,海洋中还发现了大量病毒,并有可能与大气中二氧化碳的积累和云的形成有关联。与病毒的关系可以说已到达若是没有病毒的存在,就无法谈论生物进化和全球环境问题这样的水平(参见山口一也著《病毒和地球生命》)。

细菌作为物质循环的主要载体,将有机物剖析转化为无机物。没有细菌,生态系统就无法存续。食物被抛弃后会发生“腐烂”,这是物质剖析的历程。然而,作为腐烂的效果,若是发生出有用的物质,就看成是“发酵”历程,这有助于生产主要的食物,诸如,从味噌、酱油到酸奶、奶酪,甚至面包和清酒。对人体来说细菌起着不能或缺的作用。

微生物的巨人人族谱系

到现在为止,已经发现了约莫5400种病毒和约6800种细菌。然而,人们知道的这些只是其极小部门。美国哥伦比亚大学公共卫生学院的史蒂文·莫尔斯教授宣布了这样的数据。印度狐蝠以携带种种病毒性疾病而著名,从印度狐蝠身上发现了58种病毒。若是假定约莫5900种已知的哺乳动物划分拥有58种特定病毒,那么至少也会有34万种病毒存在。若是扩展到已知6.2万种脊椎动物来盘算的话,其数目就是约360万种。

虽然大多数与人无关,但有些细菌可以很好地潜入人体,并作为正常菌群与人共存。穷苦的是,纵然它看似无害,也会间歇性地引发疾病,或突然获得病原性而使人生病。

病毒也寄生在植物的所有物种中。例如,熏染梅树等的“李痘病毒”正在肆虐。当熏染时,黑点会扩散到水果上,从而使商品损失基本价值。东京都青梅市的“梅的公园”是赏梅的著名景点。熏染曾在这公园伸张,约1700棵梅树被砍伐。

微生物也是农作物的主要敌人。可能有人曾有家庭菜园的黄瓜被“花叶病毒”肆虐的履历。此外,“香蕉枯萎病菌”(巴拿马病)正在全球流传,对生产国造成伟大损失。

任何细菌都有一种称为“噬菌体”的特有病毒寄生。换句话说,它是细菌的病毒性疾病。2008年,在巴黎一栋大楼的冷却塔里发现了熏染病毒的病毒。“只有病毒才不会熏染病毒”的既定学说被打破了。

若是涉及所有生物,病毒的总数目可能跨越1亿种。病毒在地下深处的窟窿、沙漠中、高山带、深海底……从任何地方都可以找到。

至于细菌的总数目,就更不得而知了。2008年加入美国细菌学会的24名一线细菌学家划分推算了细菌的总数目。回覆1万种—10万种的有2人,10万种—100万种的有5人,1 000万种以下的为9人。剩下的8小我私人的谜底是1000万种或更多。

从10米长的绦虫,到直径一亿分之一米的病毒,都市投止在人体中。这些寄生生物可能从觅食的艰难困苦中解脱出来,成为地球上最乐成的生物。

微生物和宿主的永恒匹敌

对于微生物来说,哺乳动物的体内温度恒定而且营养也厚实,是再好不外的生计环境。它们试图以某种方式潜入和滋生。然而,对于宿主来说,具有病原性的微生物是一个恼人的存在。当熏染时,细胞可能受损或因营养被截取而虚弱,若基因组被改变,细胞可能癌化。

因此,宿主通过免疫来开发防御系统,试图消除微生物或软化它们。反过来,微生物巧妙地躲过宿主的攻击,牢牢黏住宿主而阻止被驱出人体这恬静的宿居环境。

因此,效果是两者之间的关系最终以下面四种下场之一竣事争斗。这与人类战争没有什么差异。

第一种,宿主在微生物的攻击中被打败并殒命。在这种情形下,微生物将与宿主同运气,除非它转移到其他宿主。这就是为什么致死率很高的非洲 *** 热和至今为止的埃博拉疫情,只在局部区域暴发后便被停止下来。找不到病原体的流行症在已往盛行,而且许多人殒命的纪录被留存下来。这被以为是两者配合殒命的例子。

例如,从15世纪末到16世纪中叶,在欧洲各地暴发了几回“感染性发烧出汗疾病”。这种疾病导致患者在很短的时间内因高烧和大量的出汗而虚弱和殒命。据报道,伦敦的疫情造成了数千人殒命。虽然缘故原由不明,但有说法以为是由不明病毒引起的肺炎。

“殒命之舞”(迈克尔·沃尔格穆特,铜版画,1493年)

第二种,宿主的攻击乐成,微生物被击败并灭绝。因有用的疫苗,已经祛除了天花。麻风病、小儿麻木症和黄热病等疾病,都有望最终同样地被根绝。

第三种,宿主和微生物确立和平关系。在宿主体内,有大量的微生物。它被称为“投契细菌”,由于它们“察言观色”,追求与宿主共生共存,就像是一个在体制内对权力的走向老谋深算、老奸巨猾的政治家。

也有一种微生物,只管通常很平静忠实,但当宿主的免疫力下降时就最先露出獠牙。这称为“时机性熏染”。不外,不少微生物也成为人体不能或缺的互助同伴。

第四种,宿主和微生物各自增强防御,举行无休止的战斗。一旦熏染水痘病毒,它就会永远隐蔽在宿主的神经细胞中。纵然看起来似乎是和人体和平共处,但当人们遗忘的时刻,它却恢复生力并引发带状疱疹等疾病。

“红皇后”效应

这种宿主和微生物之间的相互攻守关系可被比作军备竞赛。可能更靠近反恐战争。人类一个接一个地开发新的方式来控制疾病。随着疫苗和抗生素等药物的开发,许多流行症被控制住了。稀奇是婴儿流行症的削减和殒命率的急剧下降,导致天下人口的激增和平均寿命的延伸。

然而,只管这样,人们一样平常仍受到伤风或腹泻的困扰,而且人受到如新型流感或风疹等突发性疾病暴发的威胁。微生物通过获得抗药性,巧妙地躲闪着人们开发出的新武器。宿主不得不进一步增强匹敌措施。

这种像猫捉老鼠游戏一样的匹敌被称为“红皇后效应”。这个皇后泛起在路易斯·卡罗尔的《爱丽丝梦游瑶池》中。爱丽丝被这样忠言:“听好,纵然只是为了停留在这里,也必须拼命奔跑哟!”由于周围的景物也以相同的速率在移动,以是为了保持在统一个地方,就不得不继续全力以赴地奔跑。

红皇后(《爱丽丝梦游瑶池》原版插图,约翰·特尼尔,1872年)

不管宿主具有何等精彩的防御机制,也不会完全脱节省行症,这恰似“红皇后”一样。为了珍爱自己免受病原体的损害,作为宿主的生物就进化防御手段。对应地,病原体就破解宿主的防御手段而进化其熏染方式。

然后,宿主进一步进化新的防御手段。只要生命存续,这种追逐就永远不会住手。若是比喻成棒球投手和击球手之间的关系,就很容易明白。投手(病原体)寻找击球手(宿主)的弱点,并试图通过投出种种类型的球来击败击球手。反过来,击球手战胜其弱点,起劲应对新的球型把球击回去。

势头增强的耐药细菌

通过抗生素可杀死大多数细菌。但那些获得抗药性的细菌生计下来并最先滋生生长。细菌发生使抗生素失效的酶,并改变其基因的结构,以抵御攻击。

稀奇是,思量到人和微生物代际转变的时间和突变的速率,在这种抗生素和耐药性之间的相互追逐游戏中,微生物这边占绝大优势。人类代际转变需要约莫30年,而大肠杆菌只要条件适合可每20分钟盘据一次。病毒的进化速率比人快50万—100万倍。现存人类的历史最多也就是20万年,而微生物是存活了40亿年的强者。

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这种抗药性的获得一样平常是通过所谓“从怙恃到孩子”的“垂直遗传”。但非耐药细菌从另一个细菌吸收耐药基因,即“水平遗传”,也是扩大耐药细菌气力的有力武器。当从青霉菌中发现的抗生素(即青霉素)在20世纪40年月投入使用时,它以戏剧性的药效被誉称为“邪术子弹”,并算作20世纪最伟大的发现之一。

在著名的影戏《第三人》(卡罗尔·里德执导)中,展现了在战后不久,人们疯狂地寻找这种特效药物的时代靠山。著名演员奥逊·威尔斯饰演了由于此药求过于供而大发横财的地下黑道商人的角色。

以青霉素的发现为契机,种种抗生素相继被发现了。然而,几年后,令青霉素不起作用的耐药细菌泛起了。微生物很容易地穿上了“防弹背心”。耐药细菌在这么短的时间内流传,很洪水平上借助了水平遗传。

相互追逐仍在继续。一旦新的特效药物被制造出来,耐药细菌就会泛起。有孩子的人可能有体会,小孩的急性中耳炎长时间不容易治愈,让人焦躁不安。这也是由于细菌匹敌生素的耐药性增添的缘故原由。

抗生素滥用忠告

美国疾病控制和预防中央是美国 *** 防疫系统的焦点,其在2013年揭晓了一份关于耐药细菌的令人震惊的讲述。“守旧估量,海内每年有200多万人熏染对多种抗生素具有耐药性的细菌,至少2.3万人殒命。”这已跨越美国海内与艾滋病有关的殒命数。后者的殒命数约莫是1.5万人。

这给美国社会带来的经济损失每年约为550亿美元。因耐药细菌熏染而增添的医疗用度估量为200亿美元,经济损失估量为350亿美元。美国疾病控制和预防中央主任托马斯·弗里登(Thomas Friden)在讲述中总结说,“若是这种情形继续下去,抗生素可能成为已往的遗物”。

面匹敌生素滥用导致耐药细菌激增的现状,天下卫生组织在2014年也发出忠告。在对114个国家的数据举行剖析后得出结论:引发肺炎、淋病、尿路熏染和败血症等病的主要七种病菌已经匹敌生素具有耐药性,抗生素对其不再有用果。

许多灾对于的耐药细菌在医疗机构中被发现。其中最严重的是耐甲氧西林葡萄球菌(MRSA)。新闻中时有报道在医院和养老机构的整体熏染。其真面目是正常菌群中的“金黄色葡萄球菌”,具有匹敌生素的耐药性,熏染暮年人和免疫力下降的人。

由于对青霉素有耐药性的细菌泛起,作为替换青霉素的药物,甲氧西林被开发出来。然而,在使用几年后,耐药细菌也泛起了。

碳青霉烯类抗生素被以为是严重熏染治疗的“最后王牌”,可是它无法杀死的肠道细菌(CRE)也泛起了。凭证美国疾病控制和预防中央统计,在已往十年中获得碳青霉烯类耐药性的肠道细菌的种类急剧增添,从1.2%增添到4.2%;稀奇只限于肺炎杆菌的话,是从1.6%增添到了10.4%。致死率异常高,到达40%至50%。

国立医疗机构大阪医疗中央于2014年2月向保健所讲述称,已经发生耐药性肠道细菌的院内熏染。听说,由于从多个患者检测到了四种以上耐药细菌,如肺炎球菌和大肠杆菌等,于是举行追溯观察发现,在已往三年间的住院病人中约110人熏染过,其中两人殒命。

耐药性肠道细菌正在天下各地流传,医院内的污染正在伸张,以至于有专科医生坦率地说,“纵然自己生病了,也会畏惧住院”。纵然投入大量的研究用度,并研制出新的抗生素,但耐药细菌很快就泛起。因此,制药公司在1980年以后失去了开发新的抗生素的热情。

天下卫生组织的一份讲述说,“在许多生长中区域,抗生素和可乐饮料一样容易获得”。当笔者在非洲的内陆事情时,也多次看到一盒盒抗生素聚积在偏远的墟落的诊所里,住民们未经允许在随意使用。可举例的缘故原由之一是,西方制药公司将即将过时的抗生素作为“援助物资”执意运送来给他们的。

在生长中国家的一些区域,没有处方就可以购置抗生素。在蓬勃国家,对于抗生素不起作用的伤风病人,也常因“以防万一”而开出抗生素处方,已造成抗生素滥用问题。

无限制添加药物的饲料

抗生素在畜牧业和水产养殖现场大量使用,导致对多种药物发生耐药性的细菌降生。鸡、猪或鱼被关在过密拥挤的空间饲养,以提高生产效率。正由于是大规模地饲养,一旦疾病发生,损害就很大。为了预防疾病,将抗生素和抗病毒剂等预先夹杂在饲料中。甚至,还添加生长敦促作用的药物。

和人用药物因素通用的许多药物也污染了肉类、鱼类、畜牧废水和养殖池塘。在美国许多州流传的耐多药沙门氏菌被证实是从家禽流传给人类的。2013年10月,美国20个州和波多黎各自治邦有317人熏染,其中133人因病情严重住院。

1996年,大阪泛起了一种具有抗生素耐药性的致病性大肠杆菌“O-157”,并生长成一个大问题。缘故原由被以为是,为了防止奶牛的乳腺炎,在饲料中加入了抗生素所致。

1997年,天下卫生组织建议阻止在饲料中添加抗生素,并在2000年阻止使用所有家畜抗生素。欧盟接受了此建议而予以阻止。然则日本、美国和中国等国仍在饲料中添加抗生素。

在日本,允许使用23种抗生素和6种合成抗菌剂作为饲料添加剂。有24种抗生素和抗菌剂被指定使用。抗生素在饲料中的用量为175吨,相当于人的医疗用药517吨的约30%(农林水产省2010年年报)。

在美国,天下使用的所有抗生素中,约有70%是用于饲料添加的。除疾病治疗外,议会曾多次提出阻止将抗生素添加到饲料中的执法,但因畜牧业界的否决而遭否决。

不仅匹敌生素有耐药性的细菌大量存活滋生,而且没有耐药性的细菌也靠接受“耐药基因”而酿成耐药性细菌,这种可能性越来越大。

通过污水获得耐药性

抗生素造成的水污染也会导致通过水熏染的细菌在环境中获得抗药性。美国密歇根大学的一个研究小组观察了从污水星散的366种不动杆菌属的细菌,对于如氯霉素等六种常用抗生素的耐药性。其效果解释,凭证检测地址差异,有28%—72%的细菌对多种抗生素显示出耐药性。

事实上,我们自身也在不知不觉中对耐药细菌的发生做出了孝顺。服用的药物不能所有在体内代谢,许多因素在仍保持效果的同时被渗出出来,通过茅厕流入下水道中。这也污染了河流和海水。

迄今为止,国立横滨大学和东京都康健平安研究中央等的调研解释,长时期较多地使用的药物从污水中检测出来的频率很高,如解热和止痛药、强心剂、抗消化性溃疡药物、抗高脂血症药物、抗炎剂、胃酸抑制剂等药物的因素或代谢物等。

日本是达菲的一个消费大国,听说占全天下使用量的70%。由于发生耐药性病毒而遭到西欧研究职员指斥。 2009年,当流感暴发时,京都大学流域综合环境质量研究中央的田中明彦教授等人在京都府的三个污水处置厂举行了剖析,在污水处置后的排水和河水中检测出了达菲代谢物。

剖析解释,传统的污水处置手艺不能完全去除达菲。达菲从茅厕通过污水处置厂,之后进入河流。

禽流感病毒原本最初是鸭子等水禽携带的病毒。有人指出,当水禽与水中的达菲接触时,体内可能会发生抗达菲的病毒。从污水处置厂的排水流入的水域通常水温较高。水禽偏好这样的水域。

然而,这些药物在污水处置设施中多洪水平可被去除?在自然界中有若干能被剖析?或者是否会通过食物链,在生物体内浓缩?这些问题,到现在为止,基本上没有被研究过。

流行症与人类进化的庞大关系

在与病原体作斗争的历程中进化生计下来的人类也增强了 *** 微生物战争的军备。例如,疟疾是最古老的病原体之一,至今仍困扰着许多人。为此,人们也获得了防治疟疾的种种手段。

在非洲、地中海区域和印度等疟疾盛行区域,发现有许多遗传性疾病,如使红血球破碎后形成镰状的疾病。这种镰状红血球病变细胞的起源估量在约莫5万年前,在古埃及木乃伊的体内也被发现。

在正常情形下呈圆盘状的红细胞破碎,酿成镰状细胞,会导致严重血虚,也有不少殒命病例。在非洲部门区域,有跨越30%的人口患有此病,在美国的非洲人后裔中,则有11%的人口属于这种情形。

当红血球扭曲变镰状时,红血球泛起一个洞,内里的钾离子会弹出。钾离子是原虫生计的主要物质,因此纵然进入镰状红细胞,原虫也不能生计下去。这样,疟疾可能难以发生,但可能引起严重的血虚。总之,“死于疟疾”或是“死于血虚”,权衡选择的效果,可能由于血虚更有利些,致使这种异常基因在人群中增添了吧。

在白人中发现的“囊泡纤维化”疾病,是日本人罕有的遗传性疾病。在美国约莫有3万人患此病,致病缘故原由是先天缺少某些基因。当被这种疾病损害时,黏性排泄物堵塞在内脏器官的管子中,使器官功效被损坏,是导致在20多岁之前就殒命的悲凉的不治之症。哈佛大学的研究团队发现,这种基因的缺损却使人类不易熏染肠伤寒。

人体防御反映

众所周知,铁分不足会引起血虚。可是,当熏染上流行症,血清中的铁分可能会削减。就像铁分是人们的基本营养素一样,铁分对细菌的生长也是不能缺少的。可以以为,机体纵然意识到会导致血虚症,也要削减血清中的铁含量,是让细菌“断粮”的熏染防御措施。

30多年前美国明尼苏达大学的研究职员举行过一个试验研究。对于索马里的138个游牧民,给其中67人抚慰剂,而给其余71人弥补铁分。其效果解释,在抚慰剂组中,只有7人熏染流行症,但铁剂给药组有36人患上了疟疾和肺结核。研究职员得出结论:“游牧民族生涯在流行症高发的环境中已经与病原体到达妥协状态。”

美国密歇根大学进化生物学教授内西·兰道夫发现,许多令人憎恶的“疾病的不适症状”,现实上是在进化历程中所获得的身体防御反映和忠告信号。

在发烧、咳嗽、恶心、腹泻、疼痛和焦虑等症状中,发烧是让微生物“热死”或让患者“虚弱殒命”的比拼“耐受”水平的状态。咳嗽、恶心和腹泻是将病原体倾轧体外的心理反映,而疼痛和焦虑是疾病的危险信号。

在青霉素泛起之前,让梅毒晚期患者熏染疟疾,行使其高烧杀死病原体的治疗异常盛行。这种疗法的发现者在1927年获得诺贝尔心理学或医学奖。众所周知,熏染致病性大肠杆菌“O-157”后,若是服用腹泻剂,由于毒素不会通过排便倾轧,反而会使症状加剧,殒命率提高。

美国加州的内科医生凯伦·斯塔科博士在2009年揭晓了一篇论文,称阿司匹林的解热作用也和西班牙流感的殒命急剧增添有关。那时治疗高烧患者只有阿司匹林这种药。原本,高烧是人体为了 *** 流感病毒的反映,但阿司匹林降温却使它失去了效果。有报道说,在日本登革热疫情中,也有服用解热剂的患者病情反而变严重。

《别丧!不就是流行症》,[日]石弘之著,万毅、赵一飞译,上海人民出书社2021年1月。

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