闯入的人类,失守的自然与“溢出”的病毒

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2020年05月08日 17:25:59
来源:sun138.comwww盖茨基金会

一直以来,我们关注人们如何用创新与合作来解决全球健康与发展的难题。在这个各国家、各领域乃至各物种之间联系越发紧密的时代,我们试图梳理和呈现纷乱复杂的全球难题背后共有的脉络与体系,以及各式各样的创新实践背后共通的思维与方法。

从这个月起,我们将尝试以月度专题的形式在每周五从不同角度关注一个全球健康与发展的“元问题”。五月的主题是

“生态环境与可持续发展”

,将围绕人类如何应对 “溢出” 的病毒,如何把污染物再生为艺术品,环境科技的多元应用,环保与经济的学术争鸣展开讨论。敬请期待!

病毒的“溢出”之旅

在2011年的好莱坞影片《传染病》的最后,有这样的一组镜头:一架推土机推倒了丛林中的香蕉树,一只原本栖居在香蕉树上的蝙蝠逃离森林,飞到了一个养猪场。这只蝙蝠的食物从空中掉落进猪圈,一只猪吃了蝙蝠的食物。这只猪被一位澳门厨师宰杀,最后这位厨师与一位食客握手。这位食客飞往美国——一场蔓延全球的传染病就此开始。

这样一串描述基本上如实还原了原本只和动物相伴生存的病毒如何从自然世界“溢出”,进入人类社会传播。影片的展现似乎是一连串小概率事件堆叠形成的蝴蝶效应,但事实上看来这样的传播路径有着相当高的合理性,这就涉及到传染病研究中的重要概念:溢出效应(spillover effect)。病毒的“溢出效应” 指的是原本只能在特定宿主物种中传播的病毒发生蛋白质的突变,使其可以感染另外的宿主物种,并能在后者内部连续传播。

根据俄亥俄州立大学兽医预防医学系教授肯尼的研究,病毒向人类社会的溢出通常遵循五个步骤:

病毒源累积:该病毒在一级宿主物种内复制,而不会损害该物种的生存能力,从而使该物种成为该病毒的 “储蓄池” 。

暴露:二级物种宿主通过与一级物种紧密接触而暴露于病毒。

突破:该病毒克服了新宿主物种中的自然障碍,例如物种不相容和免疫反应。

传播:该病毒有效地从一个宿主传播到另一个宿主。

引爆点:疾病发病率和感染新宿主速度急剧上升。

整个过程中最重要的步骤是“突破”的完成,使病毒实现从动物病毒到人畜共患病毒的转变。而冠状病毒作为RNA病毒,与其他病毒族类相比,它们具有更强的重组和获得点突变的能力,可以更快地通过进化克服物种间的障碍。

埃默里大学的疾病生态学家托马斯·吉莱斯皮指出了 “突破” 发生的一个常见地点——野味市场。由于一系列来自完全不同环境的物种在封闭环境中互动, “暴露”极易实现,因此野味市场“足以掀起一场病原体的跨物种传播的风暴。

以西非和中非的很多市场为例,它们出售猴子,蝙蝠,老鼠以及数十种被宰杀的鸟类,哺乳动物,昆虫和啮齿动物,并在没有排水设施的露天垃圾场附近出售。类似的环境在全球还有很多,它们为病毒溢出提供了温床。

■ 从动物病毒到人畜共患病 图源:CDC

从1980年以来,由溢出效应导致的人畜共患传染病(如埃博拉,SARS,禽流感,新冠病毒)的爆发正在变得越来越多。

美国疾病控制与预防中心估计,有四分之三的新的或新兴的人类感染疾病都源于动物。溢出效应在人类历史上并不新鲜,狂犬病和鼠疫都是几个世纪前就从动物宿主身上完成了“突破”。

但不论是从中东出现的MERS,尼日利亚发现的LASSA Fever,来自马来西亚的Nipah,还是在非洲出现的埃博拉,寨卡病和西尼罗河病毒都是在近几十年才溢出到人类社会的。

伦敦大学学院生态与生物多样性部门的主席凯特·琼斯(Kate Jones)说,新兴的由动物传播的传染病是“对全球健康,安全和经济的日益严重的威胁”。

我们不得不追问的是,是什么让病毒向人类社会的溢出变得越来越容易,越来越频繁?

人类与病毒,一场不偶然的相遇

在十年前人们还普遍认为,热带森林和完整无缺的自然环境中充满野生动植物,它们携带的病毒和病原体会导致埃博拉病毒,艾滋病和登革热等人类新疾病的产生。但如今的科学研究越发清晰地揭示,物种多样性本身不会导致病毒的溢出,恰恰是对于对生物多样性的破坏为溢出创造了条件。一个被称为地球健康(planetary health)的新学科正在出现,试着告别割裂的视角,关注地球环境与人类疾病的有机联系。

《溢出:动物感染与下一次大流行》的作者戴维·夸曼(David Quammen)最近在《纽约时报》中写道:“当我们砍树,杀死野生动物或将它们关进笼子,然后送到市场。我们破坏了生态系统,使病毒脱离了其自然宿主。当他们需要一个新宿主,除了我们还能是谁呢?”

这一理论在近年来也得到了越来越多的科学实证数据的验证。

凯特·琼斯的研究组统计了1960年至2004年间出现的335种疾病,发现其中至少60%来自动物。更重要的是,这些人畜共患疾病越来越多地与人类行为引起的环境变化联系在一起。伐木,采矿,边远地区的修路,快速的城市化和人口增长等因素驱使原始森林的破坏,使人们与以前从未接触过的动物物种更加亲密接触。由于简单的生态系统会产生放大效果,退化的栖息地中的物种的病毒溢出也会被放大。

2020年4月7日美国加州大学戴维斯分校的一项研究发现,当动物种群的数量是因为狩猎,野生动物贸易和栖息地质量下降的原因而减少时,相比于因为非人为因素减少的种群,前者(人为)携带的人畜共患病毒是后者(非人为)的两倍,可见人类活动导致的环境退化和病毒溢出之间有着显著的相关关系。

为了研究埃博拉病毒的溢出,研究人员利用高分辨率的卫星森林数据,绘制了2000年(下图角标a和c)及2014年(下图角标b和d)土地利用覆盖率的变化图,并在其上标记了2004年-2014年期间,11次埃博拉感染事件的首发中心位置(黄色三角)。他们发现,埃博拉病毒从野生生物向人类的扩散,更可能发生在森林退化造成的碎片化的地区。具体而言,在11个感染事件中,有8个发生在高度碎片化的森林地区。

■ 埃博拉疫情多发生在森林退化区 图源:Nature

同样的现象在世界多地都可以被观察到。印度一种简称为KFD (Kyasanur Forest Disease)的传染病被发现在过去几年中激增,其溢出的区域与森林流失的区域高度吻合。即便是在发达国家,虽然生态环境保护得更好,也不能避免溢出现象。

一个常见的例子是莱姆病,它发生在北美,欧洲和亚洲,是由细菌通过感染的虱虫叮咬传播而引起的。根据2018年研究,随着森林因人类住区增加而变得支离破碎,美国的莱姆病的发病率也在上升。

让我们回到肯尼教授的五步骤分解,当人类的步步紧逼使得自然节节后退,步骤一中原有的病毒源累积池(一级宿主)不断地被人类活动征用或消耗,使得病毒有溢出的需求。步骤二的暴露在这一过程中不断增加,也就给了病毒更多的机会实现步骤三的突破。

事到如今,我们能做什么?又该做什么?

下一次,我们准备好了吗?

摆在我们面前的,依然是环境健康与发展之间的艰难平衡。一方面,传染病领域的专家一再强调贩卖野味的传统市场的危险,凯特·琼斯将其比作“一颗等待爆炸的核弹”。另一方面,她也直言:“妖魔化没有冰箱的地方是不公平的。

这些传统市场为非洲和亚洲提供了大量必需的食物。”除此之外,驻肯尼亚内罗毕的国际畜牧研究所高级流行病学家德里亚·格蕾丝(Delia Grace)指出,一味的禁止野生动物交易会催生地下灰色贸易,而黑市更不会注意卫生情况。

如果说疾病问题的背后是环境问题,那么环境问题的背后则是发展问题。只有通过给欠发达地区的广大人群提供切实可行的替代方案,才能不使他们陷入“要健康还是要生计”的两难处境。

与此同时,我们不能等到一切配套方案都到位的时候再开始行动,那时可能就真的太迟了。如琼斯所说,就算我们不能完全控制对木材,矿产和资源的需求导致的生态破坏,可至少,“我们必须考虑全球生物安全,找出薄弱环节并加强发展中国家的医疗保健。

专家们还在倡导采用多学科协调的“一个健康”(One Health)方法,以有效地应对人畜共患病的全球性出现。所谓“一个健康”就是将人类的健康与环境的健康视为一个整体,我们的健康息息相关。截止到目前,已有近50个国家签署了《全球健康安全议程》(GHSA),该议程旨在在各个国家之间推广One Health,以预防、发现和应对疾病威胁。

■ 一个健康 图源:Lancet

但是在实施“一站式医疗服务”方面仍然存在挑战,尤其是在发展中国家。总部位于纽约的非营利性EcoHealth联盟疾病生态学家乔纳森·爱泼斯坦(Jonathan Epstein)表示,从事实上看,大多数政府部门(人类健康,兽医/农业和环境机构)都是独立执行任务和预算的,“一个健康”所要求的跨部门跨国家的合作在实际操作中问题重重。各个机构需要在共同问题的框架下开展工作,但是“分配给每个机构的资源通常存在巨大差异,并且围绕卫生保健的技术培训水平不同”,目标的一致性与资源能力的差异性之间的平衡是另一个巨大挑战。

利物浦大学感染与全球卫生研究所兽医传染病系主任埃里克·费夫尔(Eric Fevre)主张重新考虑城市规划。“短期努力的重点是遏制疾病的传播,”他说,“考虑到新的传染病可能会继续在城市内和城市间迅速传播,从长远来看,这要求对当前的城市规划和发展方法进行全面改革。”

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