最近,大家關注疫情的最大焦點,就是「拐點」什麼時候能到來了。根據最新數據,現在新冠肺炎病毒的防控,也基本上已經接近了那個眾望所歸的「拐點」。
但是,這個「拐點」是什麼意思呢?它的到來意味著什麼呢?「拐點」過後,又會發生什麼呢?
今天我們就通過一本書,來談談有關「拐點」的問題。
這本書的名字叫做「The Viral Storm : the Dawn of a New Pandemic Age」,中文書名翻譯成了《病毒來襲》。
書的作者叫內森·沃爾夫,是哈佛大學免疫學和傳染病學博士,現任史丹福大學人類生物學專業客座教授。
他曾獲得美國國家衛生研究院「主任先驅獎」,被評為世界經濟論壇「全球青年領袖」,也曾經入選美國《國家地理》「十大新興探險家」和《時代周刊》「全球最具影響力100人」。
「拐點」,到底是哪個點?
其實在一開始,「拐點」只不過是個很小眾的數學概念。幾乎沒有人在意過它。
數學上的「拐點」是什麼東西呢?讓我們回憶一下中學數學裡學的曲線函數。
首先,如果把一個函數在數軸上表示,那麼這個函數就會變成一條曲線;然後,我們可以發現,在這個曲線上,有的彎曲是向下彎的,有的彎曲是向上彎的;最後,向下彎的曲線和向上彎的曲線相連接的那些點,就是「拐點」。
這麼說還不夠直觀是是吧?沒關係,請聽我再解釋。
想像我們從曲線的一端開始,一直沿著這條曲線做「切線」,就像下面那張動圖顯示的樣子。
這時候我們就會發現,一開始,切線會一直保持在曲線的某一側;但是,當達到那個「拐點」的時候,切線會穿過曲線,跑到曲線的另一側去。
一起來感受一下:
所以,「拐點」不是從升到降的那個點,也不是曲線方向發生變化的那個點,而是曲線「彎曲趨勢」發生變化的那個點。這就是「拐點」的真正含義。
用到現實中的疫情上,我們大致可以把疫情蔓延趨勢發生變化的那個點,叫做「拐點」。
怎麼判斷疫情蔓延趨勢的變化呢?我們再來了解流行病學上的另一個概念,叫做「基本再生數」,我們通常用R0來表示它。自從這次疫情爆發以來,或許你已經在媒體上見過好幾次這個詞了。
基本再生數是什麼意思呢?對任何流行病來說,它代表著:每一例新病例造成後發感染數量的平均值。
如果每個新病例平均引發一人以上的後發感染,那麼該流行病就有可能擴散;如果每個新病例平均導致不到一人的後發感染,疫情就將逐漸消失。
R0這個數值是衡量流行病蔓延趨勢的最重要指標之一。
在流行病學上,是否將一種正在傳播的微生物確定為「流行病」,跟它的致命性無關,跟它的傳染性強弱有關,也就是跟這個R0的數值有關。一種流行病可能會「病毒式擴散」,還是逐漸消失,也要看這個R0。
所以,我們說的疫情「拐點」,其實也是這個R0數值下降的點。疫情的趨勢發生變化了,每一例病例造成感染者的平均數很少了,疫情也就會慢慢消失了。
(幾種病毒的R0數值和它傳染性強弱的示意圖:從上到下、從左到右依次為寨卡病毒、麻疹病毒、伊波拉病毒、愛滋病毒、基孔肯雅熱病毒、季節性流感和諾如病毒)
「拐點」,拐過去以後是什麼?
說完「拐點」,我們再來說說一種病毒「傳染性」和「拐點」之間的關係。是不是傳染性越強的病毒越可怕呢?傳染性越強「拐點」就越不容易到來呢?
答案有點反常識:不是。
我們一起想像一下,像新冠肺炎病毒或者SARS病毒這樣傳染性極強的病毒,會迅速在人群中傳播,迅速殺死一部分人,也迅速讓剩下的人產生抗體。
但是,在傳播一段時間之後,因為總人口是有限的,所以尚未接觸到這種病毒的人口比例就開始下降。也就是說,很快地,大部分人就都被感染了。
於是,這時候病毒的「傳染率」就一定會低於人們從傳染中康復的「恢復率」。一旦出現這種情況,那麼被感染的人數一定持續下降,「拐點」就差不多到來了。這以後,即使沒有醫療幹預,疫情最終也會減弱。
換句話說,傳染性越強的疫情,持續的時間越短,拐點越早到來。像SARS、伊波拉這樣強烈傳染性的病毒,從統計上看,都遵循這個規律。
(伊波拉病毒爆發期間,感染人數和時間(周)的關係)
反過來,有些傳染性很弱的病毒,反而更加可怕。
比如導致愛滋病的「人類免疫缺陷病毒」,它的傳染性非常弱,我們即使跟感染者近距離接觸,只要沒有體液交流,就不會感染。
但是這意味著,未受到愛滋病感染的人永遠是大多數,哪怕過了幾十年,感染者人數也仍然在持續增長,那個「拐點」遲遲不能到來。
僅在2019年,全球就有3790萬愛滋病病毒感染者,中國的愛滋病感染者約為95.8萬例。
另外,還有一點也很重要:就算「拐點」來了,就算這次疫情完全過去了,也不能保證它不會捲土重來,因為病毒很難消滅。
天花病毒就是個最好的例子。
1979年,人類宣稱已經把天花病毒從地球上消滅了。這是真的,但那只是在人類身上消滅,靈長目動物身上仍然存在天花病毒的「親戚」,比如猴子身上的「猴天花病毒」。
(「全球撲滅天花證實委員會」證明書,上面用6種語言寫著:人類消滅了天花病毒)
隨著天花病毒的消失,天花疫苗也停止了,越來越多沒有天花抗體的孩子出生,那麼人們感染類似天花病毒的可能性又增加了,這就為隨時可能爆發的天花埋下了隱患。
2007年,非洲的剛果民主共和國爆發「猴天花」,500多人被感染,出現全身膿皰和嚴重皮疹;十年後,也就是2017年,非洲的奈及利亞又爆發大規模「猴天花」病毒,這是該國40年來首次出現猴天花病例;2018年,西歐也出現了「猴天花」,很多人感染。
「天花」似乎又回來了,而它是一個已經被我們「滅絕」的病毒。那麼,那些沒有滅絕的病毒呢?
比如SARS,雖然已經消失多年,但是如今它們對我們的威脅程度,可能與它們首次被人關注的時候並無二致;
再比如這次的「新冠病毒」,等到它最終「消失」以後,也只不過是藏起來而已,不知下一次什麼時候再出現。
一次疫情的拐點遲早會到來,但是人類對抗流行病的那個宏大的歷史拐點,沒那麼容易到來。放眼未來,這才是我們需要解決的問題。
不過,在放眼未來之前,我們先回到過去看看。
從病毒的角度看,人類社會經歷過哪三次「大拐點」?
為什麼我們人類社會在大規模流行病面前這麼脆弱呢?因為從病毒的角度看,我們人類社會的發展,經歷了三個重要的「拐點」。
這三個「拐點」分別是:狩獵和宰殺活動、馴養革命和現代生活。
第一個「拐點」:狩獵和宰殺活動
這個「拐點」出現在距今800萬年前。
作者曾經仔細地觀察過非洲叢林裡的黑猩猩,獵殺並且吃掉樹上的紅疣猴。你或許不知道,黑猩猩的確很愛吃猴子的肉。
在獵殺的過程中,黑猩猩的身體可能會有擦傷;在吃猴子的過程中,猴子的血液、唾液和糞便,都濺到了黑猩猩的身體開口處。黑猩猩在獵捕和食用紅疣猴的過程,讓猴身上所有的感染源,都擴散到了黑猩猩身上。
800萬年前,我們的祖先也跟現在的黑猩猩一樣,開始獵捕各種動物。狩獵活動這種「髒亂差」的行為,給病毒在物種之間傳播,提供了所有條件。從那時候起,我們和微生物互動的方式就永遠地改變了。
我們拿狩獵和蚊蟲叮咬比較一下。
大家都知道,蚊子也能傳播疾病。但是,蚊子首先要把一個動物的血吸到肚子裡。隨後,蚊子的腸胃會殺死其中相當一部分微生物。然後,蚊子還要再去吸第二個動物的血,在此過程中,蚊子吐出口水,口水裡含有未被殺死的微生物。這樣,第二個動物才被感染。
相反,狩獵和宰殺活動讓兩個動物的血液、唾液和糞便直接接觸,瞬間就能完成蚊子曲曲折折才能完成的任務。
因此,比起蚊蟲修建的「羊腸小道」,狩獵和宰殺才是一條病毒的「高速公路」。它讓病毒不斷在個體之間、物種之間來來去去,不斷放大它們的傳播能力。
作者還形象地說:「狩獵」是病毒眼中的做愛,「宰殺」是病毒眼中的性高潮;在那些血光四濺的時刻,激情四射的病毒們,全都亢奮不已。
第二個「拐點」:馴養革命
這個「拐點」出現在距今1萬~1萬2千年前。
距今1萬~1萬2千年前,人類開始馴養綿羊,種植黑麥。以此為開端,隨後興起了各種動植物的馴養和繁殖,我們可以稱之為:馴養革命。
在五千到一萬年前,人類的馴養活動達到高峰,從此人類常年可以有固定的食物來源,不需要追逐大自然的節奏四處奔波。但是,這也帶來了三個附帶的問題:
首先,這促進了家畜身上的微生物傳播到人類身上。
從家畜身上的微生物傳播到人類身上,在不斷改寫著人類的歷史。
在《槍炮、細菌與鋼鐵》這本書裡,賈雷德·戴蒙德認為,溫帶地區家畜數量多,溫帶人口所攜帶的微生物也比較多,多樣性比較豐富。
相反,美洲原住民缺乏圈養家畜的經歷,他們的身體遭遇的病菌比較少,也就對一些病菌全然沒有免疫力。
所以,16世紀墨西哥的印第安人和西班牙人接觸之後,馬上就潰不成軍。當時墨西哥的人口很快從2000萬驟減到160萬,有95%的印第安人死於歐洲人帶去的天花、痲疹和流感。
回顧那段歷史,賈雷德·戴蒙德說:「過去戰爭中的勝利者,並不總是那些擁有最優秀的將軍和最精良武器的軍隊,而常常不過是那些攜帶著可以傳染給敵人最骯髒的病菌的一方。」
其次,馴養活動使人類有了大規模社區,這成了微生物繁殖的溫床。
還記得剛才說的麼,傳染性越強的疫情,持續的時間越短,拐點越早到來。假如人類生活在一個小社區,人數比較少,那麼,一個傳染性非常強的疫情,很快就能傳染這個社區大部分的人。
當死掉的已經死掉,活下來的都是能抵抗這種疾病的個體。這樣,疫情就會自然結束。因此,在那樣的小社區當中,很多疾病無法流行;不少微生物的爆發,都只能是「曇花一現」的狀態。
(阿爾及利亞Tassili-n-Ajjer巖畫中的牧民和牲畜)
反過來,假如人類生活在規模很大的社區,人數很多,那麼一種疫情就可以在人和人之間傳染很久很久,「拐點」會遲遲不能到來,造成大規模感染、大規模傳播。
而且,生長在大型農場中的動物,大部分不會處於良好的隔離狀態中,與嗜血昆蟲、齧齒動物、鳥類和蝙蝠的接觸,為新的感染源進入這些規模巨大的動物群落,提供了機會。
這時候,以前某些只能曇花一現的微生物,現在可以在大型社區當中得以存活。它們留在我們這個物種的周圍,成為了「不定時炸彈」。
最後,大量家畜集中飼養,培育了新型的微生物。
當本應該「曇花一現」的微生物得以存活,我們就給了它們變異的機會。
在身上多堅持一天,它們就有一天的機會發生變異,變成新的、更可怕的疾病——更適合人體,更適合在人和人之間傳播。
比如「禽流感病毒」,當它從鳥類身上傳到人類身上以後,受到選擇壓力的影響,可能產生突變。突變以後,人體原有的抗體就失去效果了,這時新一波的「禽流感」可以再度流行。如此周而往復,可以循環很多次。
第三個「拐點」:現代生活
這個「拐點」大約出現在20世紀。
現代生活的一大特點是交通發達,這就增加了人口的「流動性」,流動性又助長了傳染病的傳播。
哈佛大學的兩位專家,曾經分析過1996~2005年美國流感爆發情況和美國的航空旅行情況。對比之下他們發現,根據美國航空旅行人數,基本可以預測出流感在美國的傳播速度。
比如,在2001年,「911」事件過後出現旅行禁令,因為航空造成的人口流動受到影響,那一年流感的爆發季節也相應推遲。
除了「流動性」之外,現代生活還有其他一些特點,比如都市化、人口高度聚集、森林砍伐和野味消費,這些多種因素「合謀」,為疾病的出現創造了條件,也就造就了人類和微生物關係之間的第三個「拐點」。
未來,真正的「拐點」在哪裡?
那麼,下一個重要的「拐點」,到底在哪裡呢?
愛滋病在全球的蔓延就是一個教訓。可以說,人類對愛滋病的防治基本上失敗了。換句話說,傳統的發病、蔓延、隔離、治療這個過程,已經不管用了。
所以我們需要一個新思路:未來針對流行病的主要工作,不在於「治」,而在於「防」。
這個「防」,不僅包括預防流行病的蔓延,更要包括預測流行病的發生。我們要通過足夠的數據和信息,儘早發現可能蔓延的流行病,在新型微生物大流行之前,就將它們「就地捕獲」,避免向更多地區傳染。
作者認為,具體的方法有三種。
儘早監測高發人群
很多新型病毒和疫情,都藏在世界上一些偏僻的村落附近,只是因為交通不便、信息不暢而不為外界所知。但是恰恰是這些地方,值得我們密切關注。
在這些偏僻的村落裡,其中有一些人是「哨兵人群」。什麼意思呢?就是跟野生動物頻繁接觸的那些人,他們比其他人具有更高的感染率。
這些哨兵人群往往是獵人,從事獵殺活動的人,永遠處在病毒從動物傳染到人身上的「最前線」。對他們的監測是未來我們必須要經常做的事情。
作者曾經就在中非設立過一些農村監測點,用來採集微生物樣本,小心保存,再通過錯綜複雜的國際協議運送出去,進行實驗室研究。
通過這種方法,作者和其他專家發現了一種「猴泡沫病毒」,而且這種病毒已經開始傳染給當地人。值得注意的是:此前人類當中並不存在泡沫病毒,而且任何公共衛生機構都對此毫不知情。
因此,未來我們需要擴大這樣的「監測點」,把它變成一個「監測網」。要建立一個全球性的布控系統,監測跟野生動物接觸最頻繁的那些人,監測和研究他們身上的微生物情況,然後力爭做到這三點:
1.儘早識別地方性流行病;
2.評估地方性流行病演變成全球性流行病的概率;
3.在致命的地方性流行病演變成全球性流行病之前遏制它們。
採取新的監控手
這裡就要依靠科技的力量。比如說,谷歌專家曾經研發了一個系統,打敗了美國傳統的疾病監控系統。
怎麼回事呢?谷歌團隊的思路是,人們在接觸傳染病之後,上網搜索的模式可能發生改變。因此,谷歌的研究團隊通過跟蹤人們搜索的詞彙——比如跟流感症狀和治療相關的單詞——建立了一個預測流感趨勢的系統。
相比而言,美國疾控中心傳統的監控系統,需要一定時間來收集、發布和報告數據,有「數據滯後」的問題。因此,對比發現,谷歌研發的系統,比美國疾控中心提供的流感統計,準確率要更高。
社交網絡也是一個重要的信息來源。
英國布里斯托大學的計算機科學家,曾經採用跟谷歌專家相似的方法,只不過他們的信息來源是Twitter。他們使用關鍵詞,來觀察和預測Twitter上的流感趨勢。在甲型H1N1流感大爆發的時候,他們的追蹤預測,與官方衛生數據比對後,準確率達到97%。
這些快捷、廉價的數據收集和分析方式,已經成為傳統流行病數據收集的有力補充,有朝一日或許也能取而代之。另外,近些年迅速發展的大數據、人工智慧、雲計算等數位技術,在疫情監測分析、病毒溯源、防控救治、資源調配等方面,也能發揮很大的作用。
如果能做到精準預測,那麼衛生機構就有足夠的時間訂購藥物、準備醫用物資,個人也有更多的機會去做好防護。
結合數位化技術、流行病學和其他學科,將來有一天我們可以獲得一張「疫情聚合圖」,即包含著層層關鍵信息的一幅「地圖」——有人們所在的位置、他們的關注點、他們感染的微生物、他們流動的地方和他們接觸的人。
它的作用就像我們開車出門使用的導航,告訴我們哪裡最有可能堵車,哪裡最有可能發生事故。
馴服病毒,讓病毒「為我所用」
這是一種更加高級的「打法」——把別人的兵力,變成自己的兵力。其實我們早就嘗試過這樣做了,那就是「疫苗」,疫苗的本質,就是用一種病毒去預防另一種病毒。
但是,我們和病毒的關係,可以比「疫苗」更進一步。
病毒的感染方式像「一把鑰匙配一把鎖」,它們不會隨意感染細胞,而是僅僅進入表面有特殊蛋白質的細胞。
那麼,我們是否可以大膽猜測:如果一種病毒只識別和感染癌細胞,那麼從理論上講,這種病毒是不是就能消滅癌症?答案是肯定的,而且已經有類似的病毒出現了。
美國賓夕法尼亞州塞內卡山谷的一家生物技術公司,曾經在實驗室裡分離出一種病毒。這種病毒屬於小核糖核酸病毒科,是一種新病毒,根據發現地點取名叫做「塞內卡山谷病毒」。
(塞內卡山谷病毒)
塞內卡山谷病毒具有令人驚訝的「選擇力」——它會精準鎖定神經內分泌系統當中的癌細胞,在癌細胞裡面繁殖,引起那些癌細胞的溶解、破裂和死亡。但是,它不會感染健康的細胞。
想像一下,未來如果我們有更多像「塞內卡山谷病毒」一樣的「戰友」,我們是不是就能攻克很多看似無法攻克的頑疾了呢?病毒這個古老的「小精靈」,是不是可以被「馴化」,為我所用了呢?
這大概就是流行病學家眼中的未來。
因此,公共衛生事業的未來,不是打造一個完全沒有病毒的世界,也不是讓它們儘可能消失,而是培育對我們有益的力量,控制有害趨勢的蔓延。
等到那一天來了,我們才真正進入到一個意義非凡的「拐點」,或許也是最後一個「拐點」。