02.26 病毒的故事——(22)“毒力”演化理论(上)


病毒的故事——(22)“毒力”演化理论(上)

1928年,亚历山大·弗莱明意外发现青霉素,14年后用于治疗人类因细菌感染而引起的疾病。在那时从来没有任何关于金黄色葡萄球菌耐药性的报道。但仅仅8年后,在所有的金黄色葡萄球菌感染中就有40%是耐青霉素的了。到1960年,这个数字上升到了80%。在这之后,青霉素几近失效。与此同时,新的抗生素不断被发明并投入使用,但细菌的耐药性也总是随之而来,就好像我们和细菌在进行一场军备竞赛。

病毒的故事——(22)“毒力”演化理论(上)

在我们折服于演化的力量时,我们也可以思考演化是如何运作的,并试着利用演化的规律来对抗演化的病原体。请记住,生存和繁殖是驱动病原体的两大需求,同时也是其他任何生物的需求。假如我们让某种特定类型的病原体在健康的人类体内比在患病的人类体内更容易生存下来,这难道不会对伤害我们的行为造成演化压力吗?

病毒的故事——(22)“毒力”演化理论(上)

这正是演化生物学家保罗·埃瓦尔德所思索的。

病原体伤害宿主的程度被称为“毒力”,感染人类的不同病原体的毒力千差万别,有的几乎无害(如蛲虫),有的令人不快但危险很小(如普通感冒病毒),有的则具有迅速而可怕的致命性(如埃博拉病毒)。那么,为什么有的病原体会演化出巨大的毒力,而有的病原体却喜欢和长期我们共存呢?埃瓦尔德认为,毒力的大小主要取决于特定病原体是如何在宿主之间进行传播的。

如果你能记住所有的传染性病原体都有一个相同的目标——那就是通过感染新的宿主来进行生存和繁殖,那么这一切就都说的通了。让我们来看一下病原体在宿主之间进行传播的三种基本途径:

第一种,宿主之间距离较近时,通过空气或者身体接触进行传播,以这种方式传播的疾病包括普通感冒和性传播疾病等。

第二种,以其他的生物,如蚊子、苍蝇或跳蚤为中间媒介进行传播,这类疾病包括疟疾、非洲昏睡病、出血热等;

第三种,是通过受污染的食物或者水进行传播,通过这种方式传播的疾病包括霍乱、伤寒和甲型肝炎等。

现在,让我们从毒力的角度来思考一下以上不同的传播途径各自意味着什么。埃瓦尔德认为,通过第一种途径传播的疾病面临着毒力减弱的演化压力。这些病原体依附于它们的宿主,宿主需要带着它们四处走动,才能将它们传染给新的宿主。这就意味着它们需要宿主相对健康,至少身体可以移动。所以大多数时候你感冒了,有点难受,但却还是能起床上班。

病毒的故事——(22)“毒力”演化理论(上)

感冒病毒就是要确保你可以乘坐地铁去上班,一路喷嚏不断、咳嗽不止。让它们借助飞沫、气溶胶和接触来把自己扩散出去。埃瓦尔德认为,感冒病毒的演化非常成功,它的毒力恰到好处,既能让我们活动自如,又能确保我们产生的症状最有利于将它们传播出去。

那么,其他情况呢。当某种传染病的病原体不需要它的宿主四处走动时,事情就会变得有些棘手了。正如我们前面所提到的,疟疾可以使我们虚弱无力、瘫卧在床——它不需要我们来帮它寻找新的宿主;相反,它希望我们不堪一击,任由其吸血小伙伴蚊子来叮咬。事实上,疟原虫将其宿主推向死亡的边缘对它们的传播是有好处的。我们血液中的疟原虫越多,蚊子吸食的疟原虫也就可能越多,当他们叮咬别人的时候也就越容易引起感染。

病毒的故事——(22)“毒力”演化理论(上)

霍乱也是如此,它的传播也不需要人类宿主四处移动,而只需要通过未加保护的水源就可以了。因此霍乱弧菌的毒力没有理由往更弱演化,恰恰毒力更强更有传播优势。试想,致病菌无情的繁殖,感染者则不停的腹泻,一次就可能排除数亿的病原体,从而使它们通过水源找到新宿主的可能性增大。

总而言之,如果传染性病原体拥有传播的中间媒介(比如蚊子),或者有良好的运载系统(比如水源),那么它们与其宿主的和平共处就显得无所谓了。演化可能更青睐于那些最能充分摄取宿主资源的病原体,从而使它们可以快速大量地繁殖,而这对于宿主来说,无疑就是一场巨大的灾难。

埃瓦尔德的理论如果仅仅停留在此,那也没有太过人之处,毕竟这样的联系很多人都能感觉到。但科学的伟大之处不仅在于了解自然规则,更在运用自然规则。埃瓦尔德认为,我们可以利用病原体毒力演化的规律,来影响它们的发展方向,使病原体逐步丧失或降低毒力。

病毒的故事——(22)“毒力”演化理论(上)

其基本理论大致是这样的:阻断所有不需要人类参与的传播方式,然后病原体的演化压力就会朝毒力更弱发展,因为它要保证人类宿主能够行动自如以便传播自己。

事实上,这不仅仅只是大脑中的构想,很快,一场真实的霍乱疫情就印证了他的理论。欲知详情,且听下回分解。


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