在病毒中生存：一种进化论的解释

冠状病毒与2002-2003年非典事件2002年11月广东省一位农民因发烧而住院，不久就因呼吸衰竭而去世。其后，同一地区相继出现了类似病情；患者都是开始出现发烧、咳嗽等症状，接着发展成上呼吸道感染并很快恶化成急性肺炎，使用各种抗生素都没有效果，死亡率较高。

对这一突如其来的“怪病”，当地医生措手不及，既不了解病原，也不清楚它的传染途径，更未查出快速致死的原因，而且它跟普通肺炎完全不同。后来，这一“怪病”被时任广州市呼吸疾病研究所所长的钟南山先生称为“非典型肺炎”，简称“非典”；再后来，世界卫生组织将这一疾病定名为“严重急性呼吸综合征”，并用英语名称的首字母缩写为SARS。由于这种“怪病”发生在2002-2003岁末年初，它也就随着繁忙的春运、大量人口的流动，迅速蔓延开来。

极为可怕的是，这种病通过一些“超级传染者”，很快扩散到了全球，致使23个国家8000多人被传染，900多人死亡，死亡率高达10%。我记得疫情结束后，《南方人物周刊》曾有一篇非常精彩的报道，追踪了SARS病毒的扩散路径，读来如同侦探小说一般，当时给我留下了深刻的印象。最初一位海鲜商人住进了广州一家医院，短短的两天之内，他感染了那里30多名医护人员。之后，他被转进另一家医院，又传染了该院20多位医务人员。其中一位被感染的医生，在不知自身已被感染的情况下，去香港参加侄儿的婚礼，不幸在下榻的酒店里发病，打喷嚏、咳嗽、发高烧，还在走廊里呕吐了一次。第二天他住进了香港的一家医院，不久就去世了。而他住过一夜的酒店成了疫病向全球扩散的最大中转站。住在这位医生隔壁房间的一位加拿大老太太，也许从未跟他碰过面，却被传染上了，并将SARS病毒带回了加拿大，进而通过乘坐飞机扩散到北美大陆。这位加拿大老太太在住院期间，又感染了一位菲律宾籍的女护工，之后这位护工回到菲律宾度假，又把病毒带到了菲律宾。

跟那位广州医生住在香港酒店同一层楼的两位新加坡姑娘，感染上SARS病毒后，又将病毒带回了新加坡，感染了家人，也感染了亲戚、牧师以及医护人员。还有一位美国商人当时也住在香港那家酒店，将SARS病毒带到了他经商的越南河内。2003年3月中旬，世界卫生组织向全球发布了SARS肺炎的警告，指出了该病的高传染性、高死亡率以及在医院、酒店以及飞机等处多发、传播扩散等性质。3月15日，一架由香港飞往北京的国航班机上，有一名乘客发烧、咳嗽，感染了同机的20多位乘客和空姐，这些人又把疫病传染给了大约400多位医护人员及看护的家属，使SARS病毒迅疾在北京传播开来。仅仅不到一个半月的时间，SARS病毒通过受感染者的几次飞行，辗转传播了大半个地球，最后使北京沦陷成为疫情中心。而在当时，大多数人还不知道这到底是什么样的一种瘟疫呢！

经过各国科学家的携手努力，2003年4月上旬，他们终于发现SARS病毒是一种冠状病毒。在电子显微镜下，这种病毒直径约100纳米，形似圆球状皇冠，上面有很多荆棘（钉子）状的蛋白（spike protein），故人们称它为冠状病毒。其实，冠状病毒对科学家们来说并不陌生，但过去一般只发现在动物身上，而且大多对动物宿主并没有太大的危害。过去能感染人体的冠状病毒，是一种毒性比较弱的鼻病毒，也就是引起人们普通感冒的病毒，普通感冒通常只会引发一些轻度症状，而且很快能自愈，远不像SARS病毒有如此大的杀伤力。

找到了冠状病毒这一病原，还远远不够，它们究竟来自何处呢？当年香港大学传染病学教授管轶认为，SARS病毒对人类来说，显然是一种很新的、变异了的冠状病毒，那么它最有可能来自某种动物，就像过去的各种流感病毒追根溯源，最后都能找到鸟类身上一样。于是，他最初到深圳的一个农贸市场上，采集了数十种动物身上的样本，结果在6份果子狸样本里检测出类似于SARS病毒的冠状病毒。2003年9月，《科学》杂志发表了这一研究成果。此前的5月初，传出他的发现之后，果子狸就遭了殃，人们视其为SARS病毒之源而大肆残杀。在《科学》杂志这篇文章中，作者指出，果子狸很可能是从其他野生动物身上得到了这一病毒，因此可能只是中间宿主。而我们现在尚不知道的一种野生动物才是这一冠状病毒的“天然仓库”。

这一推测几年后被证实：2005年《科学》杂志发表了一篇中、美、澳科学家团队的研究报告表明，通过几年的努力，他们对中国境内的400多种蝙蝠进行了普查，在4种菊头蝠中发现了类似SARS病毒的冠状病毒。而蝙蝠身上的这种病毒，并不能直接传给人类；经过基因测序 ，他们还发现，人类感染的SARS病毒，是蝙蝠身上冠状病毒的变异分支。因此，他们认为，蝙蝠是SARS病毒的源头，但是通过果子狸这一中间宿主而传染给人类的。

时隔8年，上述成果被中国科学院武汉病毒研究所石正丽的团队进一步证实：他们发表在《自然》杂志的论文揭示，造成2002-2003年SARS疫情暴发的病原是SARS冠状病毒，其直接来源是野生动物市场上的果子狸（中间宿主），而源头（即自然宿主）则是云南的中华菊头蝠。他们还指出，虽然蝙蝠身上携带许多病毒，但传染给人类的机会并不多。他们呼吁，蝙蝠在自然生态系统中起着重要作用，我们要保护它们的生存环境。远离它们以及其他野生动物，是免受它们身上病毒感染的唯一途径。

病毒从动物向人体的传播，向来是人类的噩梦，不论是禽流感，还是SARS和新冠肺炎 ，均给人类带来极大的伤害。尤其是冠状病毒，有相当长的跨物种传播的历史；至少近百年来，冠状病毒在动物与人类之间的传播，已先后发生过很多次。其间，由于人类跟动物的亲密接触，尤其是食用野生动物的陋习，不能不说是人类一直在给冠状病毒提供契机，使它们从动物身上“潜入”人类社会——这真是实实在在的“引毒上身”啊！

2002-2003年SARS疫情暴发虽然来势凶猛，但由于各国采取了及时有效的隔离手段以及国际间的紧密合作，疫情到2003年7月就得到了全面控制。SARS疫情中，全球被感染人数不到1万人，死亡人数在1000人以下，可以说是史上全球性瘟疫流行中规模最小的一次。然而，为什么当年的SARS会如此令人触目惊心呢？总结起来，这是由好几个因素结合在一起造成的。

第一，SARS病毒的传染性很强；SARS病毒的传播方式主要是飞沫传染，跟普通感冒和流感的传播方式一样。SARS病人咳嗽一下或打个喷嚏，会在周围空气中释放出数十万计的SARS病毒颗粒。由于SARS病毒在常温下可以存活1-2天，如果此后恰好有人经过那里，不知不觉中就会在呼吸时摄入病毒颗粒，这是非常可怕的传播方式。另外，SARS病毒落在物体表面也可以存活，因此医院的病床、公共电梯或饮水器的按钮等物体表面，均能成为接触传播的介质。这些也间接地解释了一些与SARS患者没有接触史的人可能染病的过程。SARS病毒还可以通过“粪口传播”的方式传播；比如，SARS患者在上厕所之后，没有洗手，他们就可能在之后触摸过的物体表面留下SARS病毒，其他人不小心也触摸同一物体，就可能会被感染。这些传播方式便是当年SARS疫情令人恐怖之处；它的社区传染性太强了，尤其是在机场、酒店、医院等公共场所，像死神一样传播，一时间使人毛骨悚然。我清晰地记得，2003年春夏之交，我原打算在这里5月初大学放暑假后，飞回北京参加《热河生物群》英文版最后的编辑工作。由于SARS疫情，我不得不更改行程，直到7月底才回到北京。2003年春天，平时热闹喧嚣的北京几乎像一座空城！

此外，在SARS病毒的传播方面，还有两个明显的特点曾引起流行病学家们的注意：1.发现了“超级传染者”，即像那位去香港参加侄儿婚礼的广州医生一样（另一位超级传染者是那位加拿大老太太），一个人会感染很多很多人。根据SARS研究者的追踪发现，SARS疫情中的超级传染者，感染的患者可能多达200多人。迄今为止，科学家们尚未弄清楚，在相同环境条件下，为何有的人比其他人的传染性要高得多。2.SARS疫情中，医院的传染率似乎远远高于其他公共场所。一些科学家认为，严重和危重SARS患者的飞沫中的病毒量超大，而这些患者大多是在住院期间感染看护家属以及医护人员的。

对于上述两个特点多年来一直没有合理的解释，直到最近（2020年4月1日）《自然》杂志发表了一篇关于“新冠病毒（SARS-CoV-2）”的论文，让我感到其中或许包含答案所在。

这篇论文来自德国科研团队，他们通过对COVID-19肺炎患者的咽部样品检测发现：新冠病毒能在上呼吸道（如鼻咽部）组织中进行活跃的复制，而且在患者症状不明显的时候就已达到了很高水平。等到患者出现症状之后，病毒RNA在上呼吸道的峰值（即最大数量值）甚至可能已经过去了。因此，新冠病毒与SARS病毒呈现出两种完全不同的病毒学特征：SARS病毒一般在出现症状的7-10天后（即接近重症之后），RNA水平才达到峰值。而新冠病毒似乎表现出“横空出世”的态势，在症状出现的5天之内，RNA水平就已达到了峰值。而且相对而言比SARS病毒的峰值高出1000倍之多！读罢这篇论文，我认为SARS疫情中的超级传染者及住院的重症患者，极有可能都是在病毒RNA水平处于峰值时，感染了那么多人的。而最近的COVID-19肺炎患者，则是在处于无症状或轻症时，就已经成为潜在的超级传染者了。也就是说，许多人在没有明显症状的情况下，已经成了可怕的传染源了。这大概也是新近的“新冠病毒”似乎远比2002-2003年SARS病毒传染性更高、疫情蔓延更为迅速的原因之一吧。相比之下，SARS潜伏期短、致死率高则是影响其蔓延的重要原因。

第二，SARS病毒的致死率很高；在全球的8000多SARS患者中，900多人丧生，死亡率高达10%以上。SARS患者被感染后，一般在2-7天之后会出现类似流感的症状；而在受感染到出现明显症状之间的这段时间，流行病学上称为“潜伏期”（最长潜伏期可长达10天）。SARS患者症状包括发烧、头痛、浑身乏力、发冷、肌肉酸痛、腹泻等；此后，病毒感染入侵呼吸系统，先是影响上呼吸道，症状包括干咳、呼吸急促；到后来病毒袭击肺部，引起急性肺炎，造成血液中缺氧，并迅速引起呼吸衰竭而致死。由于对冠状病毒无药可医，患者在呼吸困难时只能靠插管和上呼吸机来帮助呼吸，同时使用大量激素减少肺部肿大。因此，这类患者即便幸存下来，也会留下严重的后遗症。

第三，SARS患者中很多人在感染前，身体很健康，并没有基础病（即先存的慢性病，如心血管疾病、高血压、糖尿病等），因而在许多人看来，很多死者原来活蹦乱跳的，染上SARS之后，住院不久，说没就没了。这“怪病”太可怕啦！这也进一步加剧了人们的恐慌心理。

前面提到过，在与病毒长久的博弈中，人类逐渐进化出较强的免疫系统。人体免疫系统就像是一支卫队，保卫着人体免受细菌与病毒的侵害。而血液中的白细胞就像这支卫队中的巡逻兵。当病毒攻破人体细胞的层层防线、进入细胞内部之后，便劫持人体细胞的系统资源拼命地复制自己，并设法让新复制的病毒逃逸出去，去攻击邻近更多的健康人体细胞，进一步大规模地复制自己。如果不被及时制止的话，很快就会形成病毒的“百万大军”。然而，如果这种病毒以前曾经感染过人体的话，白细胞中极有可能已经产生过对付它们的“抗体”，而这种抗体会一直留在骨髓里。在这种情况下，免疫系统很快就能识别出这一似曾相识的“宿敌”，白细胞便会迅速“调集”大量抗体，来阻止病毒进一步扩散，可惜在大多数情况下，病毒很容易产生变异，使“巡逻兵”认不出来它们。在这种情况下，人体细胞常常会做出过激反应，迅速“调兵遣将”，调动更多的白细胞（包括巨型白细胞）上阵。我们在患流感时，常常会感到鼻塞及喉咙肿痛等症状，实际上就是体内调动白细胞而加速了血流，致使血管充血红肿产生炎症。其实，这是人体白细胞在猛烈攻击病毒的反映。大量的白细胞向被病毒感染的细胞聚集、企图围歼逃逸的病毒集群。为了万无一失，白细胞在发起“总攻”时，也会误伤自身的健康细胞。同时，那些健康细胞为了阻止病毒的扩散，也会不惜牺牲、奋勇参战，付出重大伤亡。在临床医学上，这种现象被称作“炎症风暴”；在分子水平上，则称为细胞因子风暴。由于在2002-2003年SARS疫情中，许多较为年轻的患者死于因较强的免疫系统过度反应（即过度免疫）而引起的炎症风暴，经过媒体的广泛报道之后，细胞因子风暴这一术语近些年来便为大家所熟知。下一节里，我们将详细介绍细胞因子风暴的概念、症状以及病理。

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