馴化動植物是傳染病根源?

2020-12-12 新華社客戶端

一名泰國男子路過曼谷郊區暖武裡府一家傳染病研究所的標示牌,上面寫著有關中東呼吸症候群的信息馮偉民

進入5月,新冠肺炎疫情仍在全球持續蔓延,許多人開始反思並追溯傳染病的歷史源頭。人們發現狂牛症、禽流感、麻疹、口蹄疫、惡性瘧疾等傳染病都與被馴化的動物有關,於是不禁要追問——傳染病與人類結伴而行,是因為曾經茹毛飲血的古人類,從單純依靠狩獵採集轉向了畜牧業養殖嗎?

這場以馴養動物為主要標誌的農業革命就是傳染病流行的源頭?事實上,早在上世紀七八十年代,就有學者提出了人群性病菌起源假說,即動物馴化導致人類疾病激增說。

該假說認為,從距今1.2~1萬年前開始,野生動物不斷被人類馴化,這不但改變了人類在生物鏈上的位置,同時也逐漸影響了生物賴以生存的環境,在這個過程中一些流行性病菌也隨之在家養動物中產生,最後在人類與馴養動物之間不斷地交叉感染。事實真的如此嗎?

馴養動物——超級病菌始作俑者

700萬前的非洲大陸,由於東非大裂谷形成,氣候與地理環境發生巨變,人猿分道揚鑣,走上了各自演化之路。從南方古猿到直立人再到智人,人類經歷了二次走出非洲大陸、走向全球的艱難歷程。

人類逐漸學會了用火、製作石器、集體狩獵,並最終成為自然界迅速崛起的強大力量。地球上各路動物界的「豪傑」如豺狼虎豹等,都阻擋不了古人類走向全球的前進步伐。非但如此,許多與人類同行的動物紛紛淪為人類演化中的犧牲品,它們有的成為古人類的食物,有的被做成生活日用品。直到大約1萬年前,隨著第四紀最後一次冰期的結束,古人類結束四處流浪的狩獵採集生活,踏上了畜牧業之路,開啟了農牧業社會時代。

正是從那個時代開始,古人開始馴養動物,培植植物。古人類在建立與動物密切關係時,未曾料到寄生在被飼養動物身上的病菌開始悄無聲息地傳染到了他們身上,並與人類的發展結下了不解之緣。隨著現代分子遺傳學、古病理學、流行病學等領域的研究不斷推進,人們逐漸認識到那些被祖先們馴化的動物,可能就是超級病菌的始作俑者。

科學研究表明,很多致病病菌在分支系統圖中,與一些家畜身上攜帶的病菌有著很近的親緣關係,也就是說它們在分子遺傳學上具有相似性。而且,通過追溯古人類馴養動物的歷史軌跡,科學家們發現,隨著馴化時間增長,人類與家畜之間的共有傳染病也逐漸增多。像狂牛症、禽流感、麻疹(牛)、口蹄疫、肺結核(牛)、流行性感冒(豬和鴨)、百日咳(豬和狗)、惡性瘧疾(禽鳥)等疾病,都是在一萬年前由馴化動物傳染給人類的。

此外還有來自黑猩猩的愛滋病病毒、禽類的禽流感病毒及蝙蝠帶來的冠狀病毒等,無不在提醒人類,大多數惡性病毒傳染病是野生動物體內的病毒通過「跨界」傳播給人類的。英國《自然》雜誌曾在2008年做過統計,世界上新出現的傳染病中,有60%是人畜共患病,其中72%又是以動物為宿主的病原體引起的。顯然,在人類飼養的家畜和寵物中,還隱藏著許多危險的未知病菌。

超級病菌——人類災難的元兇

人類社會發展史上記載了許多馴養動物攜帶的病毒大肆傳染人類的事件,其中不乏影響人類歷史進程的那些全球性瘟疫事件。例如,天花病曾使最早期馴化家畜的歐亞大陸人民飽受磨難——從公元165年至180年間橫掃整個羅馬帝國的「安東尼瘟疫」,到英國女王伊莉莎白一世、法國國王路易十四,乃至清朝順治皇帝等歷史名人之死,均與天花病毒有關。

哥倫布發現美洲新大陸是人類發展史上的偉大事件,卻掩蓋不了美洲土著人慘遭滅族滅種的悲劇。當年西班牙殖民者踏上美洲開闢新的殖民地,帶去了西方的文明和科學,也帶去了自身攜帶的天花病菌。儘管那時美洲的印第安人社會發展已達到高峰,強大的中美洲阿茲特克帝國和南美洲印加帝國擁有原住民1億人口,卻抵擋不住天花等來自歐洲的病菌,再加上殖民者的槍炮和貪婪,美洲原住民不僅損失了90%的人口,還失去了土地和資源,最終將遼闊美麗的美洲大陸拱手讓給歐洲殖民者。

20世紀早期,人類歷史上曾發生過感染人數最多的「西班牙大流感」。這個源自美國兵營,並首先在西班牙暴發的全球性瘟疫事件致大批青壯年死去,甚至加速了第一次世界大戰的終結,並最終一發不可收拾地感染了全世界近一半的人口。此後人們對此次病菌的來源做了多種猜測,2014年科學家在英國《自然》雜誌發表文章,確認家養禽類為其來源之一。

此次暴發的新型冠狀病毒COVID-19的「兄弟」——中東呼吸症候群冠狀病毒,它的一大宿主就是人類馴養的單峰駱駝,而2008年流行的甲型H1N1流感則來源於豬的病菌傳染。

生物學家研究發現,牛痘病毒與引起人類天花病的天花病毒,具有相同抗原性質。這一成果,實際上源於18世紀,有人發現擠牛奶工人和屠宰場工人不容易得天花病。因為他們經常被牛的傳染病感染,但這種病又不至於致病。後來人們逐漸認識到,引起「牛痘」的病毒與引起人類天花病的天花病毒似乎具有某種相同的特質。如果讓人接種牛痘疫苗,就可以獲得抵抗天花病毒的免疫力。

科學家還在秘魯印第安人的乾屍中提取到了肺結核菌DNA,發現它與野生動物中廣泛傳播的病原體牛科動物分枝桿菌,同樣具有較高的相似性。

科學研究——佐證人菌關係多源性

古人類馴養的動物和寵物導致人類與動物存在病菌間的親緣關係,並不能證明馴化動物就是人類病菌的起源。

英國《自然-生態與演化》雜誌2月24日發表的一篇多學科交叉論文強調,不能簡單地將「動物馴化」與這些人群性病菌的起源進行簡單聯繫。科學家通過古DNA、動物考古學及生物地理學的綜合性研究,繪製了很多病菌的宏基因組,明確了各種動物實際被馴化的時間、地點信息。結果發現,在很多動物被馴化前,許多超級病菌就已經存在於自然界的野生動物身上。比如,根據分子鐘的計算,導致結核病的結核分枝桿菌已經有近7萬年的存在歷史,遠遠早於人類馴化動物的初始時間。

另一個重要成果來自德國馬普學者的研究,他們將目光聚焦到動物馴化最主要的區域——歐亞大陸。他們將研究對象鎖定在舊石器時代與新石器時代之交的現今俄羅斯及瑞士等國所在的區域,從狩獵採集者到最早的農民近3000具遺骸中提取出8種最早的沙門氏菌。人們已知「沙門氏菌」是一種常見的食源性致病菌,在家畜與人類之間廣泛傳播,通常認為這種病菌是從豬傳播到飼養人身上的。

根據基因研究所繪製的親緣關係圖譜,科學家們發現這些病菌不僅可以歸入到一個大的類群中,而且最新研究顯示,在豬被馴化之前,這種病菌就已經存在,並在古老人群中傳播了。

農業革命——促使人類與病菌相伴而行

在舊石器時代的有限人口中,雖然有了集體狩獵行為,但規模有限,即使有傳染性較強的病菌從野生動物進入到人類體內,也往往只在一些部落或某個區域的人群內傳播。那時也沒有家養動物作為中介為病菌的超級演化提供溫床,更不會有因定居而帶來的水和土壤交叉傳染的風險因素。因此,舊石器時代即便產生病菌傳染,其殺傷力、擴散力顯然也無法與農業社會的超級病菌相比。

但到了新石器時代,除人口大增外,農業革命帶來的人類交往和貿易活動日趨活躍,馴養動物和寵物成為了社會變革的標誌之一,極大促進了人類社會發展。但隨著城市化進程加快、人口密度不斷加大,國際間貿易交流日趨頻繁,一個巨大無比的病菌繁殖場也悄然誕生了,這使得由病菌引發的瘟疫,開始愈加頻繁地出現和蔓延。

總之,我們無法忽視,「馴化動物」這一歷史性的行為在病菌傳播和蔓延方面帶給了人類巨大的影響。馴化動物、培植植物所引發的農業革命,開啟了人類全新的生態系統,改變了人類社會結構,對推動人類發展進程是個裡程碑式的事件。而病菌的演化和傳播起到了人們意想不到的重要作用。顯然,人類與病菌相伴又抗爭的歷史還將長期延續下去,人們對此需要有清醒的認識。

(作者系中國科學院南京地質古生物研究所研究員)

來源:2020年5月13日出版的《環球》雜誌 第10期

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