病毒与人类的“相爱相杀”史_风闻

文 | 汤波

中国农业大学分子生物学博士

非洲猪瘟病毒尚未消停，新型冠状病毒又来逞强，还有艾滋病病毒、埃博拉病毒等致命病毒仍在地球某个角落继续作恶——病毒似乎在用行动时刻提醒人类：它们才是地球最早的原住民和地球生命的主宰。

虽然病毒留给人类最刻骨铭心的记忆莫过于致命伤痛和生离死别，不过对于人类来说，病毒意味着更多。

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****▶****生活在病毒星球

关于病毒起源于何时，科学界还没有定论。

不过，2018年发表在《自然》杂志上一项关于病毒与脊椎动物进化关系的研究表明，至少在5亿年前第一种脊椎动物出现之时，病毒就已经存在，并伴随着整个脊椎动物甚至整个生物界的演化。

人类认识病毒的历史很短，只有不到130年。

继1892年俄罗斯科学家发现植物源的烟草花叶病毒、1898年德国微生物学家发现动物源的口蹄疫病毒之后，1901年，美国科学家首次在黄热病患者身上分离出一种 “可过滤因子”（黄热病病毒），并推测蚊子是主要传染源，帮助控制了当时造成巴拿马、古巴等中南美洲国家重大伤亡的黄热病。

不过，病毒实在太小，只有20-300纳米，要等到1931年电子显微镜发明出来，人们才能一睹病毒的真容，病毒研究也逐渐迎来黄金时期，大多数病毒性传染病才得以有效防控甚至根除。

德国物理学家弗里德里希·鲁斯卡发明的第一台电子显微镜，他因此获得了诺贝尔物理学奖

很快，科学家们开始在生物体、土壤、空气和海洋等地球各个角落寻找着病毒的身影，结果发现病毒几乎无处不在。

有人估计地球上的病毒数量有1000万亿亿亿个之多，其中大部分是藏身于海洋的噬菌体，这些噬菌体每天可杀死约20%的海洋微生物，这对于维持海洋微生物之间的平衡，甚至对整个地球生态环境都至关重要。

由于发现的病毒越来越多，而且这些病毒形态各异、遗传基础不尽相同，感染宿主千差万别，为此，各国病毒学家成立了国际病毒分类委员会，以对所有已发现的病毒进行统一分类。他们将目前已知的病毒归于14个目、140多个科、840多个属和约5000个种，不同病毒种之下还可细分。

比如此次在中国及全球100多个国家肆虐的新型冠状病毒，在分类学上与SARS冠状病毒同属于冠状病毒科，β冠状病毒属，SARS相关冠状病毒种，因此国际病毒分类委员会也将其命名为SARS-Cov-2。

不过，目前已知病毒只是地球上现存病毒极少的一部分，有人预测地球上的病毒有数百万种之多。

当然，我们最关心的是对人有害的病毒。根据国际病毒分类委员会最新报告，目前已知能够感染人类的病毒约有263种，来自25个病毒家族，预计每年还会发现2~3种可感染人类的新病毒。

虽然看上去种类不多，不过病毒对人类造成的伤害难以抹平，甚至改变了人类历史。

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****▶****病毒改变人类历史

随着一万多年前人类农业社会兴起，人口数量快速增长，居住密度不断提高，为各种病毒繁衍提供了适宜环境，导致各种病毒性传染病不断爆发。

天花病毒、麻疹病毒、骨髓灰质炎病毒和肝炎病毒等古老病毒，曾经在历史上杀死数以亿计的人类，流感病毒、埃博拉病毒、SARS冠状病毒、新冠病毒等近百年相继出现的新病毒，也给人类带来巨大灾难。

天花是由天花病毒引发的流行传染病，死亡率可达30%以上，被认为是人类历史上最具杀伤力的病毒性传染病，其历史至少可追溯到公元前14世纪的古埃及时期，考古学家在当时一些法老木乃伊身上发现了感染天花留下的痕迹。

之后，天花一直在欧洲、非洲和亚洲反复爆发。麻疹是由麻疹病毒引发的古老传染病，据推测至少有2000年历史，到20世纪80年代以前，每年导致数百万人死亡。

16世纪，西班牙人将天花、麻疹等病毒性传染病带到美洲，杀死了三分之二的美洲土著，是导致当时南美最强盛的阿兹特克帝国灭亡的重要原因。即使到了20世纪，全世界死于天花的总人数也可能超过3亿。

黄热病原发于非洲，是一种通过蚊子传播黄热病病毒引发的烈性传染病。

从17世纪中叶开始，美洲殖民者从非洲引入黑人奴隶，随之而来的还有非洲蚊子，导致美洲各地相继爆发黄热病和疟疾等虫媒传染病。由于非洲人对这些传染病有免疫力，客观上又促进了更大规模的黑奴贸易。

19世纪末，法国殖民者在巴拿马海峡开凿运河时，正值黄热病疫情，约85%的劳工感染，其中2.2万人死亡，导致运河工程因无法招到工人而停工，直到15年后美国医生找到黄热病的传染源头并开启灭蚊行动，才重新施工建成。

1918年大流感期间，美国红十字会的志愿者护士在工作

1918年秋天，第一次世界大战进入尾声，德国人仍打算做困兽之斗，但是此时突然爆发西班牙大流感，人们对这种新型感冒病毒普遍缺乏抵抗力，很快疫情席卷参战各国，交战双方均因流感死亡数十万人，战斗力锐减，只好匆匆签订停战协议，提前结束了战争。

流感病毒并没有就此收手，在之后的一年多里，造成全球5000万人死亡，相当于第一次世界大战死亡人口的6倍，而且以青壮年为主。

进入21世纪以来，SARS、高致病性禽流感、埃博拉、中东呼吸综合征、新冠肺炎等病毒性传染病接连爆发，给全球公共卫生带来巨大挑战。2003年在中国首先爆发的SARS疫情曾造成全球29个国家8000多人感染，774人死亡。

2012年，在沙特等地爆发的中东呼吸综合征感染2496人，死亡858人，死亡率高达34%。2014年~2016年，埃博拉出血热在西非等地爆发，造成2.8万人感染，1.1万人死亡，死亡率高达40%。

2019年末，冠状病毒再次卷土重来。

比尔·盖茨2月29日在《新英格兰医学杂志》发文指出，如果不尽快采取有效防控措施，新冠肺炎疫情有可能造成百年不遇的全球大流行，呼吁“全球领导人应当立即行动，刻不容缓”。

防控病毒性传染病，最有效的方法是疫苗，特别是对于反复爆发的传染病。疫苗一般包括将病毒（或其他病原体）进行减毒或灭活处理的减毒疫苗或灭活疫苗，用基因工程生产的重组病毒蛋白疫苗，以及可在体内表达这些病毒蛋白的DNA或RNA核酸疫苗。将疫苗注射到体内后，可激发人体产生免疫记忆，下次面对相同病原体感染时，人体即可快速产生抗体来消灭入侵的病原体。

自18世纪末英国乡村医生爱德华·琴纳（Edward Jenner）发明牛痘接种法之后，疫苗被广泛用于传染病的预防。

经过全球几十年的共同努力，1980年世界卫生组织宣布天花得到根除，这是世界上第一个人为根除的传染病。由于疫苗的广泛采用，麻疹、脊髓灰质炎、流行性腮腺炎、黄热病和乙肝等病毒性传染病在全球范围内得到有效控制，感染数和死亡数均大幅下降，一些国家也逐步根除了这些传染病。

不过，疫苗主要针对变异率比较小的病毒，对于遗传变异大或突发的传染病，疫苗开发难度非常大。针对不同流感病毒，科学家开发了各种疫苗，总保护率只有30%~70%。艾滋病疫苗开发难度更大，全球各国科学家已研发了30多年，目前为止仍然一无所获。

2003年SARS爆发期间，疫苗研发迅速跟上，不过随着疫情结束，由于缺乏临床患者和持续经费支持，所有SARS疫苗项目都半途而废，令人惋惜。

在本次新冠肺炎疫情中，很多研究机构正在积极研发各种疫苗，包括减毒疫苗、灭活疫苗、基因工程疫苗和RNA疫苗等，但是疫苗研发需要经过严格的临床前试验和临床试验，最快也要1年半左右。目前疫情在全球持续蔓延，新冠疫苗一旦研发成功，将成为控制全球疫情的主要武器，值得期待。

另外，对于疫苗无效的传染病，科学家还开发出一系列抗病毒药物，通过阻断病毒入侵细胞或阻止病毒复制来消灭病毒。

目前艾滋病抗病毒药物相对较为成功，可有效抑制艾滋病患者体内的病毒载量，可使其预期寿命和生活质量接近正常人。这些原本对付艾滋病和流感的抗病毒药物目前也被用于治疗新冠肺炎的临床试验，疗效有待验证。

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****▶****人类竟离不开病毒

尽管某些致命的病毒曾带给人类巨大的伤痛，而且未来我们仍将面临未知病毒的侵袭，但是随着科学家们对病毒了解越来越深入，通过密切监测动物源病毒变异、建立完善疫情预警和防控体系、研发特异性疫苗和抗病毒药物等举措，可将病毒性传染病的危害控制到最小，甚至阻止疫情发生。

进一步审视人类与病毒的关系，我们会发现，其实病毒对人类进化至关重要，或者可以说，没有病毒，也就没有人类。

1990年10月，与阿波罗计划和曼哈顿计划相提并论的人类基因组计划正式启动，计划花15年时间、30亿美元完成人类基因组测序工作。

到2001年，人类基因组草图完成，科学家从人类基因组草图中发现一个令人惊讶的现象，原来人类基因组中竟然含有8%的内源性逆转录病毒基因序列，要知道人类基因组约有2万个功能基因，而这些功能基因的编码序列仅占整个基因组的1%。类似的病毒基因序列在几乎所有的哺乳动物和其他脊椎动物中都存在，均失去了病毒基因原有的功能，成为宿主基因组的一部分。

科学家推测，这些来自病毒的DNA序列可能是远古的逆转录病毒在感染人类和其他哺乳动物祖先的精子或卵细胞时，将其病毒基因整合到哺乳动物祖先基因组后遗留下来的，这些动物祖先由于某种原因也没有将外来基因清除，没想到这些病毒基因后来竟然在哺乳动物形成和进化中做出了重大贡献。

目前已有证据表明，这些逆转录病毒基因对于哺乳动物胎盘形成和对病原体产生免疫力至关重要。除了逆转录病毒基因序列，有研究团队证实一些非逆转录病毒基因也早已镶刻进人类等哺乳动物基因组中，显著增强了宿主对现在类似病毒的抵抗力。

人类基因组和蛋白质也表现出对病毒较强的适应性。

科学家发现，因为基因组里携带两个拷贝的CCR5（协助艾滋病病毒入侵细胞的受体蛋白）基因突变体，约有1%的欧美白人对艾滋病病毒和天花病毒具有较强抗性，而且在2000多年前，CCR5基因突变体即已在欧洲出现，之后携带CCR5基因突变体单拷贝的人越来越多，已占到现今所有欧美人的约10%。

这说明欧洲2000多年前天花等传染病的爆发，促进了CCR5基因突变体在欧洲人群的扩散，这也是人类在基因组水平对病毒的一次适应。斯坦福大学研究人员从所有哺乳动物相对保守的约9900种蛋白质中，筛选出约1300种与病毒互作的蛋白质，发现约有30%的人类蛋白质发生了针对病毒的适应性变化，以更利于对抗病毒，因此研究人员认为病毒是人类和哺乳动物进化的最主要推动力。

可见，病毒并非都是“恶魔”，人类进化史有病毒的身影，也有它们的功劳，人类也正在利用病毒递送药物，对付超级细菌，使其继续为人类服务。

人类与病毒相爱相杀的关系仍将持续下去。