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寿命与传染病

作者  杨烁(唐宏组) 

  一、寿命和传染病

  乾元元年晚春,时任左拾遗的杜甫游览长安城曲江池,感叹安史之乱给唐王朝带来的灾难,做《曲江二首》,其中有一句便是“朝回日日典春衣,每日江头尽醉归。酒债寻常行处有,人生七十古来稀。”意思是每天拿着春天的衣服去典当买酒,即便如此仍然欠了一身酒债,但毕竟自己年纪大了,像自己那么大年龄的人,自古以来都是很少的,既然如此,何不对自己好一点,每日有酒便能忘却盛唐的衰落和自己的郁郁寡欢。

  小时候读到这里总会有个疑问,为何杜甫会说年龄超过七十的人自古以来都是很少的呢?自己身边不乏有超过八十岁的老人。去翻书,猛然发现唐朝人的平均寿命只有27岁。往前一千年的秦汉时期,中国人的平均寿命更是少到20岁左右;往后一千年的民国时期,中国人的平均寿命也只有34岁。直到建国之后,我国人民的平均寿命才出现了显著增长,到2013年达到了76岁。

  那么是什么原因造成了古代人的平均寿命如此之短?我们很自然的会想到几个造成人类意外死亡的主要原因:天灾、战争、疾病。首先来看第一个,天灾不可避免,即便到了科技发达的今天,每次地震也会造成大量伤亡。和现在不同的是,古代的天灾一般会伴随着饥荒的发生。每个大一统的王朝均疆域辽阔,使得国家内部总会有地方发生因为天灾造成的饥荒,

  因此“是岁大饥”的词句在史书中屡见不鲜。然而,从始皇二十六年到民国三十一年,我国人口从2000万增长到了近5亿。《史记?河渠书》记载:秦国开凿郑国渠,“灌泽卤之地四万余顷,收皆亩一锺”,使得关中地区出现了亩产达到十石的高产田。虽说这是特例,但历代统治者均重视水利工程和农业生产,总体来说我国古代的农业生产力是能够维持人口的稳定甚至增长的,因此粮食生产也不是寿命的主要限制因素。而第三条战争,除了战国时期的极端情况,例如关乎赵国存亡的长平之战,战争动员率能够达到6%,农业国家战争动员率很少会超过1%。特别是在大一统的朝代,因此战争造成的死亡确实是较为罕见的。

  那么只剩下最后一条,疾病。人类的历史可以说就是一部与各种疾病抗争的历史,特别是各种烈性的传染病。每个人生来均面临着细菌和病毒的威胁,上至王侯下至黎民,在细菌和病毒面前都是平等的。由鼠疫杆菌造成的黑死病,在14世纪抹除了欧洲三分之一的人口。直到青霉素的发明,人类才找到了对抗病原菌的有效办法,人的平均寿命才出现了显著的增长。但是对另一种病原微生物,病毒,直到现在,我们仍然深受其扰。就拿最常见的流感病毒来说,1918年的西拔牙大流感,在全球造成了4000万人的死亡,超过了之前四年的第一次世界大战的总死亡人数。从美国的巴尔的摩到南非的开普敦,整个星球都弥漫在流感的威胁之中。而在我国,流感从广州北上,直达哈尔滨,哈尔滨全城有超过40%的人被感染。

  而在近期,埃博拉在非洲肆虐,塞拉利昂的首都秩序已经近乎瘫痪,有些医疗环境差的村庄甚至变为了鬼村,更可怕的是,其已经突破了传统的感染区域,在欧洲和北美均发现了感染病例。而在我国,登革热在广东重新流行,截止到10月初,全省累计感染人数已经超过了三万例,给当地人的生活和经济秩序造成了严重的影响。人感染登革热病毒之后,会出现发热、皮疹、淋巴结肿大等症状,严重的更会造成出血和死亡。该病潜伏期短,发病快,传染率高,是热带亚热带区域的主要流行病之一,其对幼儿的影响更为严重,是很多发展中国家儿童死亡的重要原因。

  二、对抗病毒性流行病

  既然病毒造成的流行病如此可怕,为什么我们没有像发现青霉素一样,发现一种有效、副作用小、广谱的抗病毒药物呢?那是因为相对于细菌,病毒是一种更加简单的生命,其本身仅仅由一个保护性的外科和内部的遗传物质构成。病毒侵染人体之后,会利用人类细胞本身的各种设施,在自己的遗传物质的指导下,进行自我复制。因此,我们可以说病毒不仅利用了人体,同时也劫持了人体,使我们很难设计出只针对病毒而不影响自己身体正常功能的药物,即便能够找到类似的药物,大多数也仅仅适用于特定的几种类似的病毒,而不像抗生素那样广谱。所以,对抗病毒的感染,人类更多的依赖于自身的免疫力,通过药物来提高自身免疫力,来清除病毒。

  那么我们是不是可以在病毒感染之前就给人加一个预警信号,等这种病毒侵入人体之后,人可以迅速的调动自身的免疫系统,在病毒大量复制之前就将其清除呢?这种想法催生了人类历史上第一个疫苗:对抗天花病毒的牛痘法。靠着这种方法,我们在1980年灭绝了天花病毒,同时也使得天花成为了第一种完全被消灭了的人类主要传染病。靠着这种指导思想,科学家们又设计出了很多针对其它病毒的疫苗,例如大家经常注射的流感疫苗。但是,这种方法也面临着一些难以克服的问题。其中最主要的就是病毒由于遗传物质简单,在复制的时候出错的频率要比其它生物高很多。本来复制的含义就是指产生的子代和亲代是完全一样的,而由于这种出错现象的存在,就使得有的子代病毒跟原来的病毒在某些地方发生了一点变化。举个例子,假如猪在向后代传递黑色毛发这个信息的时候,其出错的频率是一亿分之一,一头黑色母猪生六头小猪,我们可以确定,这六头小猪里面出现不是黑色毛发猪的概率接近于零。而假如一个病毒向子代病毒传递病毒外壳是圆形这个信息的时候,出错的概率是一千万分之一,而在短时间内,这个病毒可以复制出十亿个子代病毒,那么这些病毒里几乎可以肯定会出现外壳不是圆形的变异病毒。就是由于这种现象的存在,导致了很多疫苗在隔一段时间之后,就会失去效果:原来的原始病毒因为疫苗的存在,生存能力被大大降低,而变异的病毒,由于疫苗对其没有效果,就挤占了原始病毒空出的生存空间,开始流行起来。使用这种方法所面临的另一个问题是,设计疫苗的难度非常高,而且同样具有很高的特异性,不能够广谱的对多种病毒起作用。就拿之前说过的登革热疫苗来说,知道2014年才研制成功了第一支疫苗,其预防的有效性也只有40%~60%。

  三、新的发现,新的对策

  那么,我们是不是还有第三种方法对抗流行病毒呢?近年的研究,给我们指出了一个非常有应用前景的道路。

  这一切都源于一个神奇的发现。之前我们已经多次提到登革热这种热带传染病,这种病是由登革热病毒引起的,而病毒进入人体的主要渠道是通过蚊子:蚊子体内含有登革热病毒,在吸食人血的时候,病毒趁机进入人的体内,大量复制,造成了登革热。传统上,我们一方面会设计针对这种病毒的药物,来帮助感染了这种病毒的人痊愈;另一方面我们会设计出疫苗,来保护还没有被感染的人群;第三方面,我们会改善生活环境,注重卫生,杀灭蚊虫,使得病毒不能通过蚊子进入人的体内。对于第三方面,在发达国家,我们可能会比较有效的实行,而对于全球大多数真正面临这种疾病威胁的人群来说,并不存在实行第三种方法的现实可行性:缺少资金,毕竟建立欧洲式的公共卫生体系需要强大的国力做支撑。

  有研究人员在研究登革热病毒在蚊子体内感染情况的时候,发现了一个奇怪的现象:同一种蚊子,有的在感染了登革热病毒之后,病毒会迅速的扩增,从而变成了一个强大的移动传染源。而有的蚊子,登革热病毒在其体内几乎不会增长,一直稳定在一个比较低的水平,这种蚊子也不能有效的将病毒传染给人。那么这种能力会遗传给子代吗?科学家们发现了一个有趣的现象,对病毒有抵抗力的雌性蚊子,和对病毒没有抵抗力的雄性蚊子杂交之后生出的后代,对病毒是有抵抗力的;对于病毒有抵抗力的雄性蚊子,和对病毒没有抵抗力的雌性蚊子杂交之后,生出的后代对病毒是没有抵抗力的。简单来说,对登革热有没有抵抗力,取决于母亲对其有没有抵抗力。那么造成这种现象的原因是什么呢?科学家们最后发现了一种生存与蚊子卵巢之内的细菌,叫沃尔巴克氏菌,这种细菌生活在细胞之内,可以随着受精作用传递给子代,让子代也携带有这种内共生菌,而不能像其它细菌一样,可以平行的传染给相邻的个体。同时其也是分布最为广泛的一种内共生菌之一,主要见于各种节肢动物。早期对这种菌的研究多集中于其对宿主生殖和发育的影响。研究人员发现,正是由于这种内共生菌的存在,使得蚊子拥有了对登革热病毒的抵抗力。正是这个发现,提供了一个简便易行的对抗登革热流行的方法:人工释放大量带有这种内共生菌的雌性蚊子,这些蚊子和野生的蚊子交配之后,子代均会带上这种菌,子代的雌性蚊子再次和野生蚊子交配,就可以将这种菌传递到更大的范围之内,久而久之,整个当地的蚊子群体,都会带上这种菌,都会变为对登革热有抵抗力的蚊子,登革热病毒就不能有效的利用蚊子这种主要的中间寄主,将自己传递到人的身上,从而有效的在中间环节遏制了疾病的流行。同时,这种菌也不会对蚊子之外的动植物造成影响,因为它们不会通过平行传播的方式传递到其它蚊子或者生物体上,只能通过母亲垂直的传染给子代。这种生物防治的方法,既兼顾了病毒的防治,也将对生态环境的影响降低到了最低水平,正可谓是暗合了我国传统哲学“人法地,地法天,天法道,道法自然”,追求天人合一,人与自然和谐相处,达到了“裁成天地之道,辅相天地之宜”的境界。

  这种方法不仅简单易行,而且有着更多的优点。有研究人员在果蝇,一种经常在腐败水果上见到的远比普通苍蝇要小的昆虫身上,发现了类似的现象。果蝇在拥有了沃尔巴克氏菌之后,也拥有了对病毒的抵抗能力,而且这种抵抗能力并非是针对一种或者一类特意的病毒,而是对很多种属于不同科的病毒都有效果。比如DCV,这这种病毒只能感染果蝇,不能感染人类,其在沃尔巴克氏菌存在的果蝇体内感染的能力明显降低,而VSV,一种完全不同的,能够同时感染人类和果蝇的病毒,在沃尔巴克氏菌存在的果蝇体内感染的能力同样也明显降低。研究人员因此尝试了一些其他烈性的传染病病毒,如西尼罗河热病毒,发现该病毒在含有沃尔巴克氏菌的蚊子体内感染力也明显降低,因此,这种方法同时能够一次性的控制多种依赖于蚊子传播的烈性疾病的流行。

  近期,巴西政府就利用了这个新的研究成果,将大量含有沃尔巴克氏菌的蚊子释放到野外,来控制当地肆虐的各种病毒性传染病,收到了比较好的效果,同时花费相当低廉。而我国为了应对广东的登革热疫情,也已经有专家提出了要采用同样的方法。

  随着科技的进步,我们会有着越来越多的控制传染病的方法,同时借助于生活质量和医疗水平的提高,我们终于不用像杜甫那样感叹人生七十古来稀。除了提高寿命,现代医学也将会提升人的生活质量,让高寿的人一样可以为社会做出贡献,共同促进社会的和谐进步与发展。