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传染性病毒:从远古到今天

如果有什么东西在未来几十年里可以杀掉上千万人,那更可能是个有高度传染性的病毒,而不是战争。不是导弹,而是微生物。

什么是传染病

病原微生物或者病原体(支原体、衣原体等细菌,螺旋体门,立克次氏体,病毒,真菌,原虫,寄生虫)侵入人类或动物的身体或体液定居并繁殖,造成感染,破坏组织,病原体释放毒素对身体造成危害,经过一定的潜伏期后引起疾病。这就叫传染病。

传染病史与生物的出现及进化史同在,占据了从史前到现代人类疾病的大半江山。传染病(瘟疫)在古代美索不达米亚文明的巴比伦王国的《吉尔伽美什史诗》中就已经被记述为四大灾厄之一,同一时期的埃及也将法老的威势与瘟疫流行时的瘟神进行比较。在中国,从公元前13世纪以甲骨文刻成的考古资料中也发现了占卜瘟疫的文言。

人类第一次看到病原体(病原微生物),是1684年荷兰科学家安东尼·凡·列文虎克通过光学显微镜进行的细菌观察。列文虎克对显微镜的改良,使细菌变得易于被肉眼所观察。显微镜的发展对早期的传染病研究功不可没。

1838年,表示细菌意义的拉丁语 "bacterium" 出现;像如今这样判明病原体则是在19世纪以后,法国科学家路易·巴斯德及德国科学家罗伯特·科赫对此居功至伟。尤其是科赫,他在1875年首次使用光学显微镜观察到了拥有感染性的病原体细菌炭疽杆菌,并提出“柯霍氏法则”作为判定传染病病原体的指针,成为了传染病研究的先驱。日本科学家北里柴三郎、志贺洁也分别在1894年和1898年先后发现了鼠疫杆菌和志贺氏菌。另外,主要病菌的发现如下表所示,主要集中在19世纪后半叶到20世纪初。

人类史上最严重的传染病

这个时间表列出了人类历史上造成伤亡最严重的传染病。在电脑上查看视觉效果更好。

伤亡最严重的传染病概要如下图。

最致命的传染病极其致死人数

天花是人类历史上至今为止最严重的传染病,全球为之死亡超过3亿人。

1975年孟加拉国被天花感染的女孩

下文我们单表黑死病。

14世纪的黑死病

14世纪在欧洲肆虐的鼠疫,一旦感染便会在2到7日内出现发烧症状,皮肤上浮现紫黑色的斑点和块,因而被称为“黑死病”(Black Death)。加拿大籍历史学家威廉·哈代·麦克尼尔称,侵略了中国云南省的蒙古军将鼠疫杆菌的媒介—受感染的跳蚤与老鼠带到了中世纪的欧洲,因而引起了“黑死病”的大流行。不过,科学史学家村上阳一郎则认为是黑死病起源于中东。

鼠疫于1320年至1330年左右在中国大肆流行,传播到欧州时也在马穆鲁克王朝等伊斯兰世界中肆虐。蒙古帝国打通了欧亚大陆,推动了商业贸易逐渐繁盛,之后这种疾病于14世纪扩散到了整个欧洲。1347年10月,鼠疫从中亚经克里米亚半岛传播到西西里岛并在转眼间向内陆扩散。据说,自君士坦丁堡出航的12艘桨帆船船队到达西西里岛港镇墨西拿就是其开端。至于其传播路径,目前的推测是:鼠疫杆菌寄生在藏在运送到欧洲的毛皮里的跳蚤上,跳蚤又感染黑鼠,随着船上的货物顺着海路沿途传播。鼠疫首先沿着当时的贸易路线,从热那亚和比萨、威尼斯、撒丁岛、科西嘉岛一路扩散到马赛。到了1348年,阿尔卑斯以北的欧洲大陆也未能幸免,到14世纪末为止,鼠疫出现了三次大流行与多次小流行,疯狂地肆虐。

虽然没有确切的统计数字,但根据推测,当时全世界总人口约有8,500万人,其中欧洲损失了约1/3到2/3的人口,共计2,000万到3,000万人左右;在英国及法国则有一半以上的人死于鼠疫,有些地区的死亡率甚至超过60%。这场瘟疫到达欧洲数月之后,罗马教皇克雷芒六世从当时天主教会总部所在地阿维尼翁逃亡,但担任教皇侍医长的外科医生基·德·修里亚克则向他展示了留下的勇气。此外,腺鼠疫的典型症状—淋巴结肿块不仅给人类带来了痛苦,就连猫狗、鸟类、骆驼、狮子也深受其害。

在这场鼠疫的流行中,犹太教徒的死亡人数较少,因而传出了犹太教徒在井水中投毒的种种谣言,使得犹太教徒在日内瓦等城市中成为了被迫害及虐杀的对象。虽然有一种说法认为,之所以犹太教徒的受害人数较少,是因为他们恪守戒律,生活比天主教徒更为卫生。

黑死病给欧洲社会,特别是农奴制度(从领主的角度来看则是庄园制)带来了深远的影响。农村人口的剧减反而提高了农民相对于封建领主的地位。举例而言,英国为应对劳动者不足的问题,国王爱德华三世在1349年颁布敕令,提高了农民的酬劳。除此之外,领主也开始减轻地租、认可农民所有地的买卖,努力改善农民的待遇。另一方面,部分领主试图通过非经济的强制手段补充短缺的劳动力,并发动了封建反动。百年战争和鼠疫的流行造成了农村荒废,这些因素又导致1358年法国东北部扎克雷起义的爆发;而1381年在英国发生的沃尔特·泰勒起义,则是为抵抗当时的封建反动而爆发的农民叛乱。封建领主在英、法两国间的百年战争中没落,另一方面王权则不断膨胀,最终转变为了中央集权国家。失去了圣职者的教会也陷入混乱,人手不足导致酬劳剧增,席卷整个欧洲的战争也在此过程中逐渐平息。

文艺复兴早期著名的文学家乔万尼·薄伽丘于1349年至1353年间著就的《十日谈(Decameron)》中,针对鼠疫如此写道:

在我主降生后第一千三百四十八年,意大利的城市中最美丽的城市——就是那繁华的佛罗伦萨,发生了一场可怖的瘟疫。这场瘟疫不知道是受了天体的影响,还是威严的天主降于作恶多端的人类的惩罚;它最初发生在东方,不到几年工夫,死去的人已不计其数;而且眼看这场瘟疫不断地一处处蔓延开去,后来竟不幸传播到了西方。

《十日谈》以10名富裕的佛罗伦萨市民逃到郊外躲避鼠疫,在10天内以每天讲一个故事的设定写就,是一部富于社交、机智、幽默、爱情元素的人文主义杰作,但其背景却是出自对鼠疫之恐怖的心理性逃避。此外,佛罗伦萨诗人、人文主义者彼特拉克所思慕的少女劳拉亦是死于鼠疫。

14世纪的黑死病在今日被认为是腺鼠疫,由以老鼠为媒介的鼠疫杆菌所引起,但利物浦大学的克里斯托夫·邓肯(动物学)及苏珊·斯科特(社会历史学)在详细调查研究了天主教会的记录、遗言及当时的日记等文献之后,于2004年合著《黑死病的重生》("Return of the Black Death"),提出了黑死病并非腺鼠疫,而可能是由动物传染病所导致出血热,引起了一定的反响。不过,师从前述的麦克尼尔的约翰·凯利以DNA鉴定的结果为依据否定了邓肯等人的见解,作出了黑死病就是鼠疫大流行的结论。

20世纪以来重大传染病

1918年3月4日,一处位于美国堪萨斯州的军营发生流感,接着中国、西班牙、英国都发生了流感。当时人们的症状只有头痛、高烧、肌肉酸痛和食欲不振而已。但是,到了1918年秋季则在全球大量爆发,至1920年春季,在全世界造成约10亿人(当时世界人口约17亿人)感染,约2500万到4000万人染病死亡。

1918年西班牙流感大爆发

当时,西班牙有800万人感染了流感,甚至连西班牙国王也感染了此病,所以被称为西班牙型流行性感冒。它是人类历史上至今为止最致命的传染病,其全球平均致死率约为2.5%-5%,远远高于一般流感的0.1%的致死率。

SARS(严重急性呼吸综合征,英语称为SARS)于2002年在中国广东发生,并扩散至东南亚乃至全球,直至2003年中期疫情才被逐渐消灭。截至2003年7月11日,全球总计患病人数8069人,死亡人数774。

SARS在各国的确诊人数分布

2009年4月25日,甲型H1N1流感首先在墨西哥爆发,之后迅速蔓延。2009年和2010年席卷全球的禽流感导致6080万美国人患病,274,304人住院,死亡12469人。

H1N1病毒在全球的分布

2015年寨卡疫情爆发。截止2016年7月,有68个国家和地区有疫情报道,确认病例91692人,大有席卷全球之势。

2015年巴西的寨卡暴发流行中发现了很多小头畸形的新生儿。出生的新生儿头围与匹配的相同性别和孕龄的孩子比,低于平均值超过了两个标准差。在2015年5月-2016年1月间,共报道4000例感染寨卡病毒的孕妇分娩了小头畸形儿,与往年小头畸形的比例相比,上升了20倍。35例小头畸形新生儿的头颅CT及头颅超声提示存在弥漫性脑组织钙化,主要发生在侧脑室旁,薄壁组织旁和丘脑区域、基底节区域。皮质和皮质下萎缩造成的脑室萎缩也能见到。小部分婴儿出现关节挛缩,提示周围和中枢神经系统受累。对寨卡疫情开展调查发现,越来越多的证据表明寨卡病毒与小头症之间存有关联。

2015年寨卡病毒爆发
寨卡病毒在全球的分布

2014年到2016年,埃博拉病毒在西非三国爆发,导致近万人死亡。

2014年埃博拉病毒在西非爆发

盖茨先生怎么看

今天的全球灾难最大的危险看起来已不是核武器了。事实上,如果有什么东西在未来几十年里可以杀掉上千万人,那更可能是个有高度传染性的病毒,而不是战争。不是导弹,而是微生物。部分的理由是因为我们在核威慑上投注了很大的精力和金钱。但是我们在防止疫情的系统上却投资很少。我们还没有准备好预防下一场大疫情的发生。 ---比尔.盖茨

盖茨先生于2016年就埃博拉疫情在TED发表演讲,下面是演讲实录。

当我还是小孩时,我们最担心的灾害是核战争。所以我们在地下室有个这样的筒子,装满了罐头食物和水。当核战争爆发时,我们就要躲到地下室去,蹲低身子并靠那个筒子维生。

让我们看看埃博拉病毒。我相信大家在报纸上都有读到这样的新闻,充满了许多艰难的挑战。用我们追踪消灭脊髓灰质炎(小儿麻痹症)的案例分析工具,我仔细地追踪这病毒的发展。随着疫情的发展我们可以看到,问题不在于我们没有一套可以使用的系统,而是我们根本没有任何系统。事实上我们可以看到有几个很明显的不足。

我们找不到一群准备好了的流行病学家,能去疫区看看病理和病情发展。病例都是由纸上报道传来的。信息传上线时已经很晚了,此外还很不准确。我们也找不到训练有素的医护小组。我们没有一套让人们严阵以待的方法。目前,“无国界医生”在动员志愿者上做了很大的贡献。但即使如此,我们调动数千名工作者到疫区的速度还是十分差强人意的。大的疫情会需要我们动员数十万的人员,但我们没有任何人在研究治疗的方向。也没有人在看诊断的方法。没有人在想该用什么工具。举个例子来说,我们也许可以抽取生还者的血液,处理过后,再将血浆注入人体内来保护没得病的人。但是这个方法从来没有试过,

所以有很多事都还没来得及做。而这的确是全球性的失败。世界卫生组织的目的是来监视流行病,而不是来做我刚讲的事。但是在电影中演的剧情又是另一回事。有一群很英俊的流行病学家准备就绪,他们到了疫区拯救了大家,但这是纯好莱坞的剧情。

我们的准备不足,可能会导致下一场疫情,比埃博拉病毒的危害更严重。让我们看看埃博拉病毒在过去一年中的发展。大约死了一万人,所有的死者都在西非的三个国家里。之所以没有扩散的原因有三个。第一个是卫生工作人员作的很多英雄事迹。他们找到很多病人并防止了更多人得病。第二个是病毒的特性,埃博拉病毒不是靠空气传染的。等到你有足够的传染力时,大部分的人已经病得卧床不起了。第三个是因为病毒没有传到城市区。这纯粹是运气好。如果病毒传到了城市区,那么死亡的人数绝对不止于此。

所以下一次我们可能不会这么幸运了。有的病毒可能让你毫无察觉,但当感染病毒的人乘飞机或者去逛商场,他们其实已经具有一定的传染力了。此外病毒的来源可以是天然的,像埃博拉病毒,或是由生物恐怖攻击产生的。所以可以让疫情惨上千倍的病毒是存在的。

事实上,让我们来看看一个病毒由空气传染的模型,像1918年的西班牙流感。疫情有可能像这样发展:病毒会以很快的速度向全世界蔓延。你可以看到全球有三千万人死于这个疾病。这就是个很严重的问题。我们绝不应该忽视。

但事实上我们可以建立一个很好的反应系统。我们可以利用所有发展至今的科技和科学。我们可以用手机来收集信息和发布信息。我们有卫星地图可以看到人们在哪里和往哪移动。我们在生物学上也有进展,这可以大幅缩短我们找到病原的时间,并可以在很短的时间里找出解药和疫苗。所以我们是有工具的,但这些工具必须统合在一个全球健康系统下。此外我们必须处在准备好的状态。

而我们如何做好准备,最好的例子还是来自于备战。对军人来说,他们是随时随地都准备好要投入战争的。我们还有预备军人,能使备战人口大量增加。北约组织有个机动小组,可以很快地行动起来。北约组织有很多战争游戏可以测试人员是否已训练有素?他们是否了解燃油,补给和相同的收音机频率?是的话,那么他们就已准备好了。这些就是面对疫情时我们该准备的事。

关键的项目有哪些?第一,在贫穷的国家里必须有发达的卫生系统。母亲们可以安全地生小孩,小孩们可以接种疫苗。我们也可以在很早的阶段侦查到疫情的爆发。我们需要后备的医疗部队:还有很多训练有素的专业人员,随时准备好能带着他们专长到疫区。我们可以用军队来配合医护人员,利用军队移动迅速的特性,来进行后勤运输和维持安全。我们也需要进行一些情境模拟,不是进行战争游戏而是进行病菌游戏,看看防卫漏洞在哪。上一次的病菌游戏是在美国进行的,那是在2001年了,进行得也不是很顺利。目前病菌得一分人类得零分。最后我们在疫苗和病理学上还需要很多的研发工作。在某些方面例如腺相关病毒上,我们已经有了相当的突破,这可以在很短的时间内生效。

我目前没有明确的预算这到底需要多少钱,但是我确信跟损失比起来是比较便宜的。根据世界银行的估算,如果我们有流感的疫情暴发,全球经济会损失三万多亿美元。我们还会可能有千百万人员的死亡。跟仅仅只是准备好比起来,这些额外的投资会带来显著的益处。基础的卫生保健,研发,可以促进全球健康的平衡发展,让这个世界更健康更安全。

所以我觉得这非常重要重要。刻不容缓。不需要惊慌。我们不需要囤积面罐头或是躲到地下室去,但是我们必须急起直追,因为时间有限。

事实上,要说这场埃博拉病毒的疫情带来了什么正面影响的话,那就是提早响起了警报,让我们觉醒并做好准备。我们如果即刻开始准备,那么在下一场疫情来临前我们是可以准备好的。

谢谢大家。

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