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下一場人類大瘟疫

2020-02-27 12:00:56漫遊者出版社 大衛・逵曼(David Quammen)

下一場大禍會不會是病毒釀成的?下一場大禍會不會出自一片雨林或中國南方一處市場?下...
下一場大禍會不會是病毒釀成的?下一場大禍會不會出自一片雨林或中國南方一處市場?下一場大禍會不會殺死三千萬或四千萬人?事實上,這種概念目前還完全是個未解密碼,現在我們只能設想它就是下一場大禍。 (黃仲裕/提供)

下一場大禍

人類造成生態壓力和破壞,這些舉動讓動物病原體愈來愈貼近人類族群,同時人類的技術和行為,還使這些病原體散布得愈來愈廣,愈來愈快。這種狀況包含三個要素。

第一:人類的活動促使自然生態系以劇變的速率「解體」﹝disintegration,這是個謹慎選定的用語﹞。我們伐木、鋪路、火耕燒墾,還獵食野生動物﹝非洲人那樣做時,我們說他們吃「叢林肉」,給它冠上汙名;換成在美國,那就不過是種「野味」﹞,砍伐森林開墾成牧場、採礦、發展城市居住地、擴展郊區、化學汙染、養分流向海洋、違反永續原則濫捕海產,氣候變遷、在國際上銷售以前述任一方式生產的出口貨品,還有其他對自然地景的種種「文明開化」掠奪。

經由這所有舉措,我們一步步讓生態系分崩離析。熱帶森林並不是唯一受到危害的生態系,但卻是最為豐饒、結構也最繁複多端的體系。這種生態系裡面住了幾百萬種生物,其中多數並不為科學所知,也尚未分門別類、區辨物種,其他的生物則幾乎未經鑑定且知之甚少。

第二:這好幾百萬種未知生物包括病毒、細菌、真菌、原生生物和其他生物,其中許多營寄生生活。現今病毒學學人有「病毒圈」﹝virosphere﹞的說法,病毒圈是個範圍浩瀚的生物國度,其規模可以讓所有其他類群相形見絀。

還有無數其他病毒尚未被人發現,同時就許多事例而言,連寄生宿主本身也尚未被人發現。病毒只有在其他生物的活細胞裡面時才能複製,通常棲身於一種動物或植物,而且和宿主的關係很密切、古老,也往往是共生的﹝雖然不總是如此﹞。也就是說,病毒依賴宿主,不過是良性的。它們並不獨立生活,也不造成騷動。它們可能偶爾殺死猴子或鳥類,不過那些動物的死屍很快就被叢林吸收,我們人類很少有機會注意到。

第三:當前自然生態系所受到的破壞,卻似乎讓這種微生物愈來愈有機會乘隙脫逃,縱入更寬廣的世界。當林木倒下,本土動物也遭屠殺,於是土生病原微生物如同塵埃從毀壞的倉庫向外飄散。寄生微生物就這樣遭受排擠、驅逐,失去它慣常棲居的宿主,於是它面臨兩種選擇—找到新宿主,新型的宿主,⋯⋯或者踏向滅絕。

這些微生物其實並沒有特別拿我們當目標,問題在於,我們是那麼莽撞地大群出現在它們旁邊。「倘若你從飢餓病毒的視角來看世界,」歷史學家威廉.麥克尼爾﹝William H.McNeill﹞便曾指出:「或甚至是從細菌的視角 — 我們人類以所有數十億具軀體,為它們提供一處壯闊的攝食地,而其實在非常晚近之前,該地的人口還只有當今的半數。我們人口的數量在大約二十五年或二十七年的期間就會倍增。在能夠自行適應來侵襲我們的任何生物眼中,我們可說是很棒的標靶。」

這所有因素不只造就出新穎的傳染病和搶眼的小規模爆發,還釀成了新興流行病和大流行疫情,這當中最陰森、慘烈,名聲也最惡劣的疫病,禍首就是科學界稱之為第一型 HIV 主群﹝group M﹞的病毒支系。HIV 總共有十二種不同支系,不過全世界愛滋病大流行的大半病例,卻都肇因於這個支系。

愛滋病從三十年前引發注意以來,總計已經奪走三千萬條人命,目前還約有三千四百萬人受了感染。

不消說,未來的疾病是公共衛生官員和科學家高度關注的事項。沒有理由假設愛滋病會是我們這個時代的唯一異數,從其他動物浮現的奇怪微生物,不可能只釀成僅此一次這等全球性災難。有些學養豐富的憂慮預言家甚至還談起「下一場大禍」﹝Next Big One﹞是躲不掉的。

下一場大禍會不會是病毒釀成的?下一場大禍會不會出自一片雨林或中國南方一處市場?下一場大禍會不會殺死三千萬或四千萬人?事實上,這種概念目前還完全是個未解密碼,現在我們只能設想它就是下一場大禍。

新興疾病多半是人畜共通型,卻也不完全是。一份由愛丁堡大學﹝University of Edinburgh﹞兩位科學家在二○○五年共同發表,那篇報告檢視了一千四百零七種已確認的人類病原體物種,結果發現,人畜共通的動物致病原占了其中五八%。總計一千四百零七種當中,只有一百七十七種可以視為新興的或再浮現的病原體。這些浮現的病原體當中,有四分之三的種類是來自動物的人畜共通型,講明白點:指給我看一種陌生新疾病,我可以告訴你,那很可能就是一種人畜共通的動物傳染病。

再者,和野生動物連帶有關的﹝相較於家畜相關的﹞疾病事件數的增長狀況,似乎隨時間日漸明顯。當我們包圍野生動物、把牠們逼到牆角、消滅牠們、並吃掉牠們,這時我們也會染上牠們的疾病。

我們能不能即時逆轉或減緩這種趨勢,制止另一場毀滅性大流行對人類發動攻擊?我們能不能辦到這一點,同時不必下重手來撲殺其他受感染動物﹝畢竟牠們與我們一起共享這顆星球﹞?箇中動態非常複雜,有各種可能的後果,然而科學進展相當緩慢,我們卻都希望能很快做出成果,來答覆最重大的問題:接下來會浮現哪一種棘手的致病原,出自哪些始料未及的源頭,造成哪些勢不可擋的衝擊?

病毒上場

就像暗物質以及海王星外的X行星,病毒一度是種無形無影的神祕事物,直到進入二十世紀許久之後,謎團方才破解。病毒會引發極端嚴重的後果,卻又無從察覺,就像中子。

安東尼.范.雷文霍克〈Antoni van Leeuwenhoek〉發現許多微生物,但並不包括病毒,兩百年後,巴斯德和柯霍完成細菌學的突破性發展,依然沒有發現病毒。巴斯德確實研究了狂犬病,甚至還開發出一種疫苗,不過他研究的是那種疾病,從來不曾著眼狂犬病毒本身,也不怎麼明白那是什麼。

到了一九○二年,美國軍醫威廉.戈加斯〈William C. Gorgas〉在古巴推行滅蚊計畫,消滅了那裡的黃熱病,卻連那種蚊子攜帶的是哪種傳染原都一無所知。那就像是獵人蒙上雙眼,單憑鴨子的嘎嘎叫聲來射殺獵物。甚至於一九一八至一九一九年間奪走全球五千萬條人命的流感病毒,在當時民眾心目中都像鬼魅幻影,是不見形跡的不明事物。

病毒沒辦法用光學顯微鏡來觀察;不能生長在化學營養成分調配的培養基上;它們不像細菌,不能用陶瓷濾器來捕捉。我們只能憑推論,得知病毒的存在。

為什麼這麼難以捉摸?因為病毒渺小到極點,構造簡單,卻又獨具巧思、非比尋常、經濟簡約,有時還微妙得邪門。甚至連病毒是否具有生命,這個問題都難倒專家,大家各持己見,莫衷一是。

「病毒」這個詞彙的歷史,比起如今它所指稱的研究課題古老得多。病毒的英文是 virus,直接使用拉丁文的 virus,意指「毒物、植物汁液、黏液」。你甚至還可以發現,這個拉丁文用詞也能表示「有毒黏液」。

病毒的影響早就為人所知,遠比發現病毒本身要早上許久。天花、狂犬病以及麻疹帶來的巨大痛苦,臨床界早都耳熟能詳,數百年甚至數千年下來,我們卻始終不知道致病原是什麼。急性疾患和疫病爆發是怎麼來的,這方面有各式各樣的創意說法 — 有人認為禍首是瘴氣和惡臭,或者腐敗、汙穢的事物,或者貧窮、神意、邪惡的魔法,也許是寒氣或受潮的雙腳—最後才慢慢得知,那是傳染性微生物所致。

大約在一八四○年,德國一位名叫雅各布.亨勒〈Jakob Henle〉的解剖學家開始懷疑,是否有某種有毒的顆粒 — 生物或其他東西 — 渺小得沒辦法用光學顯微鏡來觀察,卻又能夠傳染特定疾病。亨勒並沒有證據,他的構想也沒有立刻為人採信。

一八四六年,丹麥一位名叫彼得.帕努姆〈Peter Panum〉的醫師,親眼見識位在蘇格蘭以北的法羅群島〈Faroe Islands〉爆發一場麻疹疫情,從發生在那群偏遠島嶼的流行病,他得出了幾項敏銳的推理,勾勒出那種疾病有可能如何在人與人之間傳遞,也推斷出為什麼在接觸之後會延遲兩週方才出現症狀〈這就是如今我們所稱的潛伏期〉。

柯霍在哥廷根〈Gottingen〉求學時曾經追隨亨勒做研究,隨後在一八七○年代和八○年代,他開創了超越觀察和假想的實驗成果,辨認出引致炭疽病、結核病以及霍亂的病原微生物。

柯霍的發現,加上巴斯德、李斯特、威廉.羅伯茨〈William Roberts〉、約翰.伯登.桑德森

〈John Burdon Sanderson〉與其他人開創的成果,為十九世紀晚期紛呈出現的系列觀點提供了實證基礎,這套觀點後來一般統稱為「疾病菌源說」〈germ theory of disease〉,由此開始,人類便逐漸擺脫瘴氣、傳染性毒素、體液失衡、感染性腐敗和魔法等諸般老舊觀點。

接下來的真知灼見來自農學,而非醫學。一八九○年代早期,俄羅斯一位名叫德米特里.伊凡諾夫斯基〈Dmitri Ivanofsky〉的科學家在聖彼得堡〈St. Petersburg〉研究嚴重危害帝國境內各農場的菸草鑲嵌病〈tobacco mosaic disease〉。這種疾病是會傳染的 — 以實驗手法從受感染葉片萃取汁液,塗上另一株植物,結果疾病也傳了過去。

伊凡諾夫斯基重做傳染實驗,並增添一個步驟。他使用張伯倫氏濾器〈Chamberland filter〉來過濾葉片汁液。伊凡諾夫斯基在報告中寫道:「染上菸草鑲嵌病的菸葉汁液過濾之後,依然具有感染性,」這段敘述構成病毒的第一項操作定義:具有感染性,卻又是「可濾過的」,意思是病毒極小,能通過細菌無法通過的孔洞。

不久之後,荷蘭一位名叫馬丁努斯.拜耶林克〈Martinus Beijerinck〉的研究員獨立做出相同的結果,接著還更往前推進一步。他發現,不論具有感染力的是什麼東西,稀釋之後仍然能夠完全保有感染植物的活力。這表示它能在第二株植物的活組織內自行複製,而這也表示,那種東西並不是毒素,不是某些細菌生成的有毒分泌物。然而在只裝有濾過植物汁液的容器裡,它卻並不滋長。它需要其他東西。它需要植物。

所以,根據拜耶林克、伊凡諾夫斯基和其他幾位同業專家累積得出的成果,菸草鑲嵌病的病原體是某種比細菌小的實體,無法用顯微鏡觀察,而且能夠〈也只能在〉活細胞內繁殖。這就是病毒的基本側寫,不過當時依然沒有人見過它們。

最早發現的動物病毒是引致口蹄疫的那種病毒,同樣會導致農業病害。口蹄疫會在牛和豬之間交互感染,就像噴嚏飛沫在微風中飄散,有些牲口因此死亡,另有一些則遭撲殺。一八九八年,德國北部一所大學的弗雷德里希.呂佛勒〈Friedrich Loeffler〉和保羅.弗羅施〈Paul Frosch〉沿用拜耶林克的過濾、稀釋技術,證明口蹄疫的病原體也是一種能夠通過過濾器、而且只能在活細胞內複製的實體。

後來科學家便開始使用「濾過性病毒」這個稱號,儘管有些拙劣,卻比舊有的「有毒黏液」用法更為精確。漢斯.津瑟〈Hans Zinsser〉是思慮周延、訓練有素的微生物學家。他在八十年前就意識到,病毒有可能釀成最邪惡的人畜共通傳染病,這個事實直到晚近才被發現。

用蛋白質裹著的壞消息

病毒很難在試管內培養,因此早期研究人員看不到它們,在實驗室內無從著力,不過那也是探究病毒本質的一條線索。把病毒擺進含有化學營養成分的培養基裡面,它並不會生長,這是由於病毒只能在活細胞裡面複製。用專業術語來講,它是「絕對細胞內寄生生物」〈obligate intracellular parasite〉。病毒的尺寸很小,基因組也很小,精簡到只足夠讓它伺機進行依附式生存。它自身不含有繁殖機具。它四處揩油、偷盜。

「很小」是指多小?普通病毒大約為普通細菌的十分之一大小。採用公制單位來說,圓形病毒的直徑大約從十五奈米〈也就是十億分之十五米〉到三百奈米不等。然而,即便以微小得只能編寫出八到十個蛋白質的基因組規模,病毒卻仍有可能相當狡猾,而且表現出高度效能。

病毒面對四項基本挑戰:如何從一個宿主轉到另一個宿主身上;如何鑽進那個宿主體內的細胞;如何接管那顆細胞的配備和資源,來生成自己的多重副本;還有如何回到外界—擺脫細胞,離開宿主,繼續侵入下一個宿主。病毒的結構和基因功能都打造得非常精簡,堪可達成這些使命。

彼得.梅達華〈Peter Medawar〉爵士是英國的傑出生物學家,和伯內特在同一年獲得諾貝爾獎,他把病毒定義為「用蛋白質裹著的壞消息」。梅達華心中所想的「壞消息」是遺傳物質,這種東西利用宿主生物的細胞來藏身、繁殖,同時經常〈卻非總是〉對宿主造成傷害。病毒的蛋白質包裹材料稱為衣殼〈capsid〉。衣殼也稱為殼體,具有兩種功能:能在必要時保護病毒的內部構造,並協助病毒進入宿主細胞。

自從病毒學創建之初,學界就從反面角度來定義病毒〈沒辦法用濾器篩除、沒辦法用化學營養成分來培養、不完全算是活的〉,最基本的反面公設則是,病毒體並不是細胞。病毒的運作方式和細胞不同,不具備和細胞相同的能力或弱點。

這些特點反映在一件事實上,病毒不怕抗生素 — 抗生素是一類很有價值的化學物質,能用來殺滅細菌〈細菌也是細胞〉,或起碼能妨礙細菌生長。青黴素〈盤尼西林〉的作用是阻止細菌製造細胞壁。胺羥芐青黴素是青黴素的相似合成物質,也有相同的功能。四環黴素〈tetracycline〉能干擾細菌的內部代謝作用,妨礙細菌製造生長、複製所需的蛋白質。病毒沒有細胞壁,也沒有內部代謝作用,因此對這類殺菌藥劑的效用毫無所懼。

病毒衣殼內部一般都只含遺傳物質,也就是能製造出具有相同模式的新病毒體的一組指令。這組指令只有在病毒介入活細胞的運作之後才能執行。病毒的遺傳物質本身可為DNA或RNA,實際就看是該病毒屬於分類學上的哪一科而定。

DNA和RNA的不同之處,決定了各種病毒之間一項極端重大的差異:突變率。DNA是雙股分子,也就是著名的雙螺旋,因此自我複製時,若鹼基的位置出現錯誤,一般也都能夠修正過來。DNA聚合酶能認出錯誤,退回到前一個配對,修正錯誤的結合,接著繼續進行下去。所以多數DNA病毒的突變率都相當低。

RNA病毒是以一條單鏈分子編碼形成,沒有這種修正配置,沒有這種搭檔系統,沒有這種負責校讀的聚合酶,因此得承擔高出數千倍的突變率。這個基本要點十分重要,我還要再講一遍:RNA病毒的突變頻率漫無節制。

突變會帶來新的遺傳變異,變異是天擇的運作原料。突變大多有害,會帶來嚴重功能障礙,把突變型生命體推上演化絕路。不過偶爾突變巧具用途,並能適應環境。突變出現得愈頻繁,生成優質突變的機會也愈高。〈突變愈多,則生成有害突變的機率也愈高,這會害死病毒;也因此突變率有最高上限。〉所以RNA病毒的演化速率,有可能高於地球上的其他任何生物。也就是這樣,它們才那麼反覆無常、難以逆料,又那麼難纏。

「感染」不必然都會伴隨出現重大損害,這個詞只代表某種微生物已建立起勢力。病毒不見得必須先讓宿主生病,才能達成任何成果。它的私利目標只是能夠複製,並傳播出去。病毒有可能悄無聲息地棲居宿主體內,不造成破壞,只適度複製,並從一個宿主感染到另一個宿主身上,也不引發任何症狀。

此選讀摘自《 下一場人類大瘟疫》 大衛.逵曼(David Quammen)著,蔡承志譯,漫遊者出版社提供。為符合網路閱讀,本文在不影響文意前提下,經編輯適量刪修、編輯。

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