为何SARS、H7N9能感染人类？

临床医师

H7N9禽流感的新增病例数据还在上升，全国范围都受到H7N9的威胁，本周深圳和广州又各新增一例禽流感病例，据南方周末报道，自2013年8月惠州报告首例病例以来，截至昨日，广东共报告93例确诊病例，已治愈52例，死亡26例。

从SARS到H7N9，为何会发生从动物感染到人类的病例？为什么病毒总会大范围的传播？为什么看似相同的病毒一再传播？而又是为什么经过长时间的感染，人类却没有因为病毒而消亡呢？

一盘很大的棋

在人体这座小岛屿上，除了咱们自己的细胞，还有许许多多的微生物，像细菌、病毒、真菌等，他们和咱们的细胞可不是完全的和谐相处，如果把人体的免疫系统比作一支军队，微生物就得分为许许多多支军队，他们除了和免疫系统作战之外，还会有“内部斗争”（像可以感染细菌的病毒“噬菌体”）。微生物军队组合的作战口号是“一切为了生存”，为了这个目的，除了绝对的对抗之外，也有相对的妥协时刻，比如，人体内部的微生物会组合起来对抗外来微生物的侵袭（科学研究证明共生细菌是对抗病毒感染的必要条件）。

外来微生物中，病毒是对人体最具威胁性的微生物之一，传染力强，变异快，对全球人类都有威胁。近些年引起全球人民关注的SARS和H7N9就是比较典型的例子。

病毒的起源假说

简单来说，病毒是由蛋白质外壳包裹的一段DNA或者RNA（朊病毒是例外，属于蛋白质病毒），它是能够复制的寄生类生物，没有细胞结构，组成简单，是微生物中最小的生物体，对于病毒是否有生命的问题，目前科学界认为病毒处于化学物质和生命体的边界线上，它进入细胞后便会产生活性，制造新的病毒片段，用自身去感染更多的细胞。

病毒（图片来自中国科普博览病毒馆）

由于缺乏病毒演化的历史痕迹，它从何时产生的还不确定，根据分子生物学的研究，目前有三种有关病毒起源的假说：

1、退化假说，认为病毒是细胞内寄生物的退化形式。细胞内寄生物在外界影响下，失去大部分遗传物质，不能自身繁殖，形成必须依赖宿主的生物特性；

2、细胞起源假说，认为病毒起源于宿主细胞中的RNA或DNA成分，是这些正常成分在进化过程中获得了复制能力而独立进化来的，DNA病毒起源于质粒或转移因子；反转录病毒起源于反转座子；RNA病毒起源于自主复制的mRNA；

3、生物大分子假说，认为病毒起源于具有自主复制功能的原始大分子的学说，即病毒起源于自主复制的RNA分子。（如果想要进一步了解病毒的进化，可以翻阅《病毒的起源与进化》一书）

病毒的生存法则

病毒这位老资格的地球住客的生存过程充满斗争，既有和宿主之间的，也有病毒之间的。多方面因素决定病毒是否能够长久生存下来，比如宿主的免疫系统是否强大，病毒自我复制、传染和变异的速度如何等。

病毒依赖宿主而存在，宿主的免疫系统会尝试消灭病毒，病毒必须在生存和传播间获得平衡，既不能太凶猛的让宿主死亡，也不能无作为被免疫系统消灭。因此，感染力太强大或是太弱小的病毒都不会长期存在。

病毒之间也存在斗争，复制能力强、变异周期短、感染速度快的病毒能得到更广泛的传播，相对弱小的病毒就在进化过程中被淘汰了。

因此，留存至今、并还能获得传播的病毒大都具有以下特性中的一个或多个：既能传播给较多的宿主，又不会对生物体造成立即死亡的危害，还能通过简单的途径（像空气、体液等）去传染给更多生物体的。比如艾滋病病毒、流感病毒等。

而且，在进化过程中，病毒的毒性是逐渐下降的（会达到和宿主间的平衡），但也会有其他的补偿，比如早在2005年，越南中央卫生与流行病研究院就曾发布报告称，H5N1型禽流感病毒决定毒性的基因已从99.1%下降到98.2%，虽然毒性有所下降，但变得更易向人类传播。

病毒的跨物种传染

古语有云：穷则变，变则通，通则久，这句话用在形容病毒的进化上是非常适合的。病毒结构简单，且完全依赖于宿主而存在和传播，自主性差，可谓缺点多多，它能不在漫长的进化过程被淘汰，是因为它的“变通”——基因突变性。这也是病毒会跨物种传播的原因。

SARS病毒起源于蝙蝠又传染给果子狸，H7N9病毒源自禽鸟类，最终都感染人类。病毒学研究证明感染人类的大多数病毒来自动物，那么为什么病毒会跨物种传播呢？这与病毒的基因变异有关。病毒的跨物种传播不是常会发生的事，跨物种传播且造成大范围的传染更是不常见，要不然人们可就每天光顾生病去了。

SARS冠状病毒(图片来自中国科普博览病毒馆)

美国斯坦福大学人类生物学教授、全球病毒预测行动组织主任Nathan D Wolfe提出了病毒从动物传染到人的5个阶段：

第一阶段，病原体只在动物的体内存在；

第二阶段，病原体从某个动物传播给某个人；

第三阶段，病原体从动物群传向人群，但也可能在短时间内，在人与人之间传播，最后消亡；

到第四个阶段，病原体能在人群中引发长时间疫情；

在最后一个阶段，病原体已经变异，成为人类独有的病原体，不再以动物为宿主。

在最后两个阶段，病原体可能夺走很多人的生命。（《环球科学》2009年第5期：预测下一场全球流行病）

（Nathan D Wolfe  图片来自新浪财经）

很少有病毒能走完这5个阶段，在人群中引发大规模的传播。大多数时候，不同动物之间都有自己的流行病。虽然我们追根溯源SARS及H7N9的多代病毒，总能找到它在动物体内的“同宗兄弟”，但这只是少数病毒通过变异暗合了人体这个宿主的构造的例子。

哺乳动物病毒到底有多少种？

从SARS到H7N9，每一次跨物种病毒引发的流行病都让全球人手忙脚乱。由于感染人体的跨物种病毒大都来自于其他哺乳动物，2013年，科学家尝试给每一种哺乳动物分门别类，提前预防流行病。研究人员选择对一种印度飞狐进行病毒数量计算，发现飞狐有不超过58种病毒，预计所有 5,500 种哺乳动物中，有待研究的病毒至少有 320,000 种。这个数据比较粗略，真实的数字可能有出入，但这个研究还是很有意义的，能作为今后研究的一个起点。（A Strategy To Estimate Unknown Viral Diversity in Mammals. mBio., 3 September 2013）

面对SARS、H7N9这类病毒我们能做什么？

知己知彼，百战不殆。了解病毒方能制定相关对策。从H1N1到H7N9，短短的5年时间里禽流感病毒就已经更新换代了这么多。如果我们能快速的解读病毒的基因秘密，在病毒发生变异之前制造出诊断试剂，便于疾病的早起发现，也便于医生制定相应的治疗方案。

中国第一例SARS病毒的基因组序列、第一例感染人的高致病性禽流感病毒基因组序列、第一株感染人的猪链球菌的基因组序列都是由华大基因完成的。华大基因目前可以在12小时之内完成感染样本的病原体种属及分型的测序鉴定，48小时之内完成病原体的全基因组序列测定，并成功研制出可在普通实验室使用的快速诊断试剂，配合政府机构免费提供快速检测诊断服务，及早发现和隔离疑似病例，防止病毒蔓延。

下一场全球流行病会是什么？

一个神奇的组织——全球病毒预测行动组织（GVFI，现为Global Viral）正在监控会在人畜间跨物种传播的所有病毒、细菌和寄生虫。它由Google.orgSkoll基金支持，试图建立全球监控机制，集合全球多个国家的科学家一同合作，追踪排查全球传染病多发地区的易感染人群，希望在新型传染病爆发前看出端倪。这个组织的主任Nathan Wolfe说，如果我们发现病原体在某个城市出现，而该城市又与病原体的发源地相距很远，这就尤其值得我们注意，因为这是新一场流行病的前兆。

2012年12月份的一期《环球科学》邀请专家对8个末日场景进行评估，并从1（局部混乱）到10级（再见吧，宇宙），估算了这些事件的严重程度。致死流行病的毁灭等级为4，未来30年内发生的几率为1/2。全球病毒预测行动组织的全球野外作业负责人Joseph Fair表示下一波流行病“可能会是某种疱疹类疾病，也可能是某种人类从未见过的新病毒，或者某种常见病毒的致命性更高的变异”。而他对当前文明的准备应对打了不到2分（满分是10分）。

卢•布鲁克斯（图片来自环球科学）

我们从不缺乏对于地球末日的假说，我们缺少的是对现状的警醒，和对末日假说所能做出的对策。病毒等微生物与人类还将继续共存下去，对于微生物的了解越多，就越能帮助我们更好的了解健康状况，远离感染。而了解不如行动，保持良好的卫生习惯是基础，传播关于病毒微生物的知识也是对他人的帮助。

【话题扩展】一款“反人类”的病原体游戏

一款以病原体传播为内容的游戏《瘟疫公司》风靡已久，游戏目的就一句话：用病原体杀死所有地球人。游戏过程中，操作者可以修改病原体的基因组成，来增强它的传染力，与科学家的预防策略相抵抗。这个以终结全人类生命为“使命”的游戏获得了全球众多人的关注，在开发者詹姆斯•沃恩看来，游戏的瘟疫建模是有一定理论基础的，也能让公众了解到相关知识。美国美国疾病控制与预防中心对这个游戏很感兴趣，认为这个游戏“使用了一条非传统路线来提高公众对流行病学、疾病传播和流行疾病信息的意识”“创造了一个令人信服的世界，并因此成功提升公众对严重的公共健康问题的关注”，并在去年邀请沃恩发表演讲。