人类与病毒之战将会走向何方
-
人类与病毒之战将会走向何方(photo:NYTimes)2020年1月9日，在世界首次得知中国中部出现一批神秘的肺炎病例大约一周后，当局宣布科学家找到了罪魁祸首：一种新型冠状病毒。
这是个令人警醒的声明，而可怕的是，这个情景并不陌生。大约20年前，另一种冠状病毒跨越了物种屏障，在世界各地快速传播，引发了一种致命的新疾病——严重急性呼吸系统综合征，即SARS。这种病毒被称为SARS-CoV，在卫生官员将其控制住之前，它导致了全球774人死亡。
不过，尽管科学家们担心历史可能会重演，但还是有一线希望。虽然所有的病毒都会进化，但根据目前的了解，冠状病毒相对稳定，变化比普通流感慢。
密歇根大学(University Of Michigan)病毒学家、传染病医生亚当·劳雷(Adam Lauring)博士说，“我认为，当时有一种对我们有利的感觉，那就是它不会变成流感一样的噩梦——不断变化，一直需要更新疫苗。”
许多科学家没有料到的是，这种病毒会在全球肆意蔓延。在接下来的几周里，新病毒SARS-CoV-2从中国武汉传到了日本的一艘邮轮、意大利北部的一个小镇，以及在波士顿举行的一场生物科技会议。一个国家接一个国家，全球都变成了红色。
到目前为止，全球已有超过2.37亿人感染了这种病毒，480万人死亡，仅美国就有70万人死亡。
即使对于病毒来说，进化也是一个漫长的过程，我们与SARS-CoV-2的关系仍处于开始阶段。科学家们说，我们很有可能无法彻底消灭这种病毒，而且很难预测未来几年乃至几十年的发展。
但是，过去的疫情所留下的遗产，以及一些基本的生物学原理，为我们可能走向何方提供了线索。
基因彩票
病毒是复制机，劫持我们的细胞来复制自己的基因组。有时它们在复制过程中会犯一些小错误，这类似于错别字。
大多数时候，这些错误对病毒没有好处；许多错误是有害的，不过很快就会消失。但偶尔，病毒会中基因彩票：一种带来优势的突变。这种更合适的病毒版本在竞争中胜出，从而导致新的变种产生。
冠状病毒可能会以无数种方式变化，但有三种可能性令人担忧：可能会变得更具传播性、可能会更善于绕过我们的免疫系统、可能会变得更具毒性，导致更严重的疾病。
SARS-CoV-2已经变得更具传染性。“与2020年1月相比，这种病毒在人际传播的能力增强了，”西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心(Fred Hutchinson Cancer Research Center)的病毒进化专家杰西·布鲁姆(Jesse Bloom)说。“这是由于病毒获得了各种突变，其中的一些我们了解，另一些我们不了解。”
到2020年1月底，首批突变之一已经出现。这种名为D614G的突变可能稳定了病毒用来粘附在人类细胞上的刺突蛋白，使病毒更具传染性。它迅速蔓延开来，取代了最初的病毒版本。
随着病毒的传播，更多变异出现了，产生了更具传染性的变异。首先是阿尔法(Alpha)变异毒株，其传染性比最初的病毒高50%，然后是德尔塔(Delta)变异毒株，其传染性又比阿尔法病毒高大约50%。
“很难想像病毒会突然形成一个完美的新种类，”宾夕法尼亚州立大学(Penn State University)的进化微生物学家安德鲁·里德(Andrew Read)说。“它一定会做一些调整。”
但科学家并不认为这一过程会永远持续下去。
基于特定病毒的内在特性，其传染性可能存在一些基本的生物限制。布卢姆博士指出，像麻疹和季节性流感这样对人类适应性很强的病毒不会不断变得更具传染性。
他补充说，目前还不完全清楚限制传播的因素是什么，但至少，新冠病毒不能无限地快速复制，也不能无限地长途传播。
“传播需要一个人以某种方式通过呼气或咳嗽传出该病毒，然后病毒进入其他人的呼吸道，感染他们，”布鲁姆说。“这个过程是有限制的。我坐在办公室里，就把它传给西雅图另一头的人，这种事永远不会发生，对吧？”
他还说：“我不能说德尔塔变异是否已经达到了稳定期，或者在达到稳定期之前是否还会有进一步的发展。但我确实认为这种稳定期是存在的。”
躲避免疫
除了变得更具传染性之外，一些变体还获得了躲避我们某些抗体的能力。抗体可以阻止病毒进入我们的细胞，它被设计成粘附在病毒表面的特定分子，像拼图碎片一样扣在上面。但病毒中的基因突变可以改变这些结合点的形状。
“如果你改变了这种形状，抗体就无法发挥作用，”华盛顿大学医学院(University of Washington School of Medicine)的免疫学家马里恩·佩珀(Marion Pepper)说。
德尔塔变异似乎能避开一些抗体，但还有其他变异能更好地避开这些防御，尤其是贝塔(Beta)变异毒株。目前，德尔塔变异的传染性很强，成功地超越了那些隐蔽的变异，从而限制了它们的传播。
人类与病毒之战将会走向何方(photo:NYTimes)但随着越来越多的人获得针对该病毒的抗体，使该病毒能够避开这些抗体的突变将变得更加有利。“选择的格局已经改变，”普林斯顿大学(Princeton University)进化生物学家杰西卡·梅特卡夫(Jessica Metcalf)说。 “从病毒的角度来看，它不再是‘我四处游荡，就能得到一个免费宿主。’”
专家说，好消息是，有许多不同种类的抗体，一个带有一些新突变的变体不太可能逃脱所有的抗体。
“免疫系统也已经进化到有很多办法来对抗病毒的进化，”佩珀说。“知道免疫系统中存在这种复杂的多样性水平，让我觉得安心。”
例如，某些T细胞可以摧毁被病毒感染的细胞，帮助减轻疾病的严重程度。研究人员发现，我们的T细胞组合在一起，至少可以识别30到40个不同的SARS-CoV-2片段。
“避开T细胞反应比避开抗体反应要困难得多，”纽约大学格罗斯曼医学院(New York University Grossman School of Medicine)传染病专家席琳·冈德(Celine Gounder)博士说。
“它们实际上是免疫系统对未来变异的猜测库，”拉霍亚免疫研究所(La Jolla Institute for Immunology)的病毒学家谢恩·克罗蒂(Shane Crotty)说。
到目前为止，研究表明，对于SARS-CoV-2，我们的抗体、T细胞和B细胞反应都在按预期工作。“这种病毒在很大程度上是按照我们所了解的免疫规则运行的，”克罗蒂博士说。
“对杀死我们没有兴趣”
科学家说，病毒是否会变得更具毒性——也就是说，它是否会导致更严重的疾病——是最难预测的。与传播性或免疫逃避不同，毒性没有内在的进化优势。
“病毒对杀死我们没有兴趣，”梅特卡夫说。“毒性只有在对传播有用时，才对病毒重要。”
比起那些流着鼻涕四处走动的人，住院的人更不可能传播病毒，因此一些人认为，随着时间的推移，新的病毒会变得更温和。
SARS-CoV-2的毒性是否会在长期内发生变化，现在还不能下结论。在毒性和传播之间肯定会有权衡；让人病得太严重、太快的变异，可能不会传播很远。
而且，这种病毒在人们病情变得严重之前就已经在传播了。只要这一点保持不变，病毒就可以在不牺牲传播性的情况下变得更具毒性。
此外，使病毒更具传染性的东西——更快的复制或更紧密地与我们的细胞结合——也可能使它更具毒性。事实上，一些证据表明，与其他变异相比，德尔塔更有可能导致住院治疗。
“其实这个想像游戏可以持续很长时间，”里德博士说。“在好的情况下，我乐观地认为，随着时间的推移，疾病的严重性将会下降。因为很明显，人们被隔离确实会影响传播。在不好的情况下，我担心事情会朝相反的方向发展。”
不稳定的均势
虽然未来仍有许多可能性，但可以肯定的是，SARS-CoV-2不会停止演变，病毒和我们之间的军备竞赛才刚刚开始。
因为任由病毒肆意传播，我们输掉了前几轮，但我们仍有强大的武器可以投入战斗。最引人注目的是以创纪录速度开发的高效疫苗。“目前SARS-CoV-2疫苗比以往的流感疫苗都更有效，我认为这是希望，”布鲁姆说。
即使是第一代疫苗也能提供对疾病的有效保护，而且还有很大的改进空间，可以通过调整剂量和接种时机、使它们适应新的变异，或者开发新的方法，比如可能更好阻止传播的鼻腔喷雾剂。
与此同时，随着完全脆弱的宿主数量减少，传播速度减慢，病毒变异的机会就会减少。最近的一篇论文（尚未经过专家评审）指出，不断上升的疫苗接种率可能已经在抑制新的突变。
而且随着病毒对人类的适应性增强，进化速度也可能放缓。
“有一些容易达到的目标，”劳林说。“所以它有一些特定的方法可以进化，并取得很大的改善，但是一段时间后就没有可以改进的地方了——它已经找到了所有容易的改进方法。”
科学家预测，最终，随着病毒进化放缓，我们的免疫系统也会赶上来，我们将与病毒达到一种不稳定的均势。我们永远不会消灭它，但它会缓慢燃烧而不会变成熊熊大火。
这个平衡点到底是什么样子的——传播会有多严重，以及它会导致多少疾病——尚不确定。一些科学家预测，这种病毒最终会像流感一样，仍然会导致严重的疾病和死亡，尤其是在季节性高峰期间。
也有人更为乐观。“我猜，有一天它将成为普通感冒的另一个肇因，”埃默里大学(Emory University)研究这种可能性的传染病研究员珍妮·拉文(Jennie Lavine)说。
还有其他四种冠状病毒在人类中流行。我们很早并且经常接触到它们，这四种病毒主要导致普通感冒。
一种新型冠状病毒在没有预先免疫的人群中传播，可能就是新冠肺炎的情况。“这可能和我们习惯的其他病毒没有太大不同，”拉文说。“这只是情况糟糕而已。”
当然，科学家们说，还有很多不确定因素，包括需要多长时间才能达到平衡。随着美国的感染人数再次开始下降，人们再次燃起希望，认为疫情最严重的时期已经过去。
但世界上大部分地区仍未接种疫苗，而这种病毒已被证明有能力让我们大吃一惊。“预测它在未来能会怎样时，我们应该保持谨慎和谦逊，”克罗蒂说。
