貓狗會成為新的傳染源？
來源：格致論道講壇
「複製一個病毒並不難，把病毒造弱一點也不算難，我們用的很多疫苗就是把病毒搞得弱一點，成為一個弱毒苗，可以實現。但是，如果把病毒改造成一個更強的病毒就不容易了，它要重新開始通關。」
鄭愛華
中國科學院動物研究所 研究員
病毒既不有趣，也不好玩，特別是我們現在正處於新冠疫情當中，病毒帶來了太多的生死，所以，這是一個很沉重的話題。
在疫情期間，可能大家都掌握了很多關於病毒學的知識，但是這些知識恐怕是支離破碎的。
我的報告是關於病毒的通關之旅，想通過短短的半個小時，把病毒學的一些知識稍微講一下。
Part.1
病毒的基本特徵
什麼是病毒？病毒的概念很簡單，第一是有感染性。
病毒是由什麼組成的呢？病毒的結構非常簡單。第一個組成部分是核酸，有DNA、RNA，都是它的基因組，是它的遺傳位置；還有一部分是蛋白；有些病毒外面還有一些囊膜，比如大家非常熟悉的新冠病毒，就是有囊膜的。但是，作為疫苗載體的腺病毒是沒有囊膜的，只有核酸和蛋白兩個部分。
所以，病毒是非常簡單的核酸、蛋白或者再加上磷脂的一個複合物。而且，它只能是寄生的，也就是說，它不像細菌可以在環境中，比如在水中或在土壤里複製，它只能在生物體中寄生。
病毒長什麼模樣呢？我們可以看看這張圖，這是另外一個冠狀病毒——SARS病毒。這個病毒基本上是圓形的，外面的點點相當於新冠的「冠」，右邊這個螺旋形就是它的核酸，外面一圈是磷脂，再外面突起的就是「冠」，叫S蛋白。
病毒有什麼特點呢？我們人吃個饅頭就可以運動，可以到處跑，很多生物也是這樣的。但是，病毒有這麼幾個特點：
第一，不能代謝，本身也不能運動，更不能複製自己。所以，病毒在環境中是沒法生存的，在土壤里、水裡是沒法長期存在的，只能在生物體中寄生。
其次，病毒還有一個很重要的特點，就是變異很快。流感、艾滋病毒為什麼難以攻克，就是因為變異太快了。
Part.2
病毒的通關之旅
病毒只能寄生，它的目標就是找到一個活的、能感染的、能複製的細胞讓自己一直存在下去，這就開始了病毒的通關之旅。
第一關是細胞關。下圖是一個細胞的示意圖，這是一個SARS病毒。左上角有一個圓形和它的「冠」，這是S蛋白。
病毒進入細胞的第一步是跟細胞里的受體結合。SARS病毒的受體是ACE2，它首先要跟ACE2特異地結合，受體識別是非常特異的，如果識別不夠牢靠，它是進不去的。
下一步是融合，接著是複製，病毒複製它的基因組和蛋白。再往下一步是組裝，包裝新的病毒顆粒，最後再釋放出去。這就是病毒進入細胞的過程。
最近經常聽到各種各樣的治療新冠病毒的特效藥，這些葯通常都是一些小分子藥物，是特異的抑制。不管是哪一步，只要抑制了，就可以抑制感染細胞。
病毒和受體的相互作用是非常特異的，像鑰匙和鎖的關係，是完全匹配的。
病毒和受體的結合在很大程度上決定了這個病毒感染哪個器官，感染哪個物種。比如說，肝炎病毒感染肝臟，是因為受體在那裡。新冠病毒感染肺部，也是受體在那裡。
新冠病毒不感染鳥，也不感染老鼠，因為它不能用它們的受體。這就是為什麼病毒和受體之間的相互作用是非常重要的。
至於大家望眼欲穿的疫苗，它的主要作用機制，就是打到體內誘導產生中和抗體。這個抗體能抑制病毒跟受體結合，讓病毒進不到細胞裡面去，從而讓我們對病毒產生抵抗力。
感染細胞只是萬里長征的第一步，下一步是要感染一個個體。
想感染一個個體也很困難。我們是進化的產物，是很完美的，我們的皮膚、消化道里的黏液、呼吸道的黏液都是非常好的物理屏障。
我們體內有天然免疫，還有獲得性免疫，這就是為什麼大多數人每年的病假都用不完的原因——因為我們是非常完美的，大部分病毒沒法感染我們。
病毒怎麼能感染我們呢？首先我們體內實際上還是有一些渠道可以被感染的，基本上有五個渠道。
從上往下數，結膜——新冠病毒也可以通過眼的結膜來感染我們，然後是呼吸道、消化道、皮膚、生殖道。
另外一個感染途徑是吸血的昆蟲。有些病毒通過吸血的昆蟲傳播，最典型的是登革熱。現在夏天快到了，蚊子也多了，很多人都擔心新冠病毒會不會通過蚊子傳播？其實不用擔心，新冠病毒以及其他的冠狀病毒是不能通過蚊子傳播的。
怎麼真正感染一個個體呢？
第一，要有足夠的病毒穿越我們這些屏障。首先，感染位置是易感的；其次，是能夠接觸到的。比如說，肝炎病毒倒在我們的腳上恐怕也無所謂，因為它是感染肝臟的，倒在腳上也沒用。
另外，病毒必須非常有效地抑制我們身體的免疫系統。我們的免疫系統太強大了，如果它不能抑制，很快就會被清除掉。
這就是感染一個個體的過程。
病毒只感染一個個體也是不長久的，因為個體會死亡，所以病毒必須在一個群體里持續地感染才能夠維持下去。這就有點像原子彈里的鏈式反應，必須不停地感染，只要一停下來，它早晚都會消失。
一個病毒感染一個群體受這些因素影響：第一，感染途徑；第二，脫落途徑。
病毒的脫落也有一些途徑，比如新冠肺炎是通過飛沫脫落，一些消化道病毒是通過糞便脫落，還有一些病毒是通過黏液、體液脫落，還有的是通過血液脫落。
脫落出的病毒在體外環境是不能夠長期存活的，因為體外溫度和濕度都不穩定，而且還有紫外線，這些都是殺菌消毒的。
所以，只有病毒能夠適應這個感染途徑和脫落途徑，而且在體外能存活一段時間，等到感染下一個個體，這個病毒才能在群體里不停地傳下去，形成永不停歇的鏈式反應。
感染一個群體實際上是不夠的。大多數傳染病實際上是地方流行病，如果說不能傳到一個大的地理範圍就難成氣候。所以病毒還要打通下一關，叫地理關。
在古代，地理關不那麼容易打破，因為交通不方便。下面這張圖左邊是商路，大家可以看到，沙漠駝鈴再快也快不到哪裡去。
此外，戰爭也是傳播傳染病的一個途徑。戰爭和瘟疫實際上是孿生兄弟，有時候戰爭導致瘟疫，有時候瘟疫導致戰爭。比如，1918年的流感大流行，就是一戰結束之後士兵帶進來的。另外，我們國家古代有很詳細的記錄，中國的天花就是戰爭中戰俘帶進來的。
總而言之，在古代，疾病傳播比較慢。
但是現在不一樣了，全世界的航線讓諾大的地球變成「地球村」了。新冠病毒的傳播已經達到了什麼程度？跨大洋，當日達。
但並不是每個病毒都傳播得那麼快。
寨卡病毒的傳播就沒有那麼快。它是上世紀40年代在非洲烏干達發現的，六七十年代就到了東南亞，在那裡盤踞了幾十年。21世紀初通過太平洋的一些小島，一步步像跳跳板一樣傳播，前幾年到了巴西，又從巴西傳向了全世界，成為全球的病毒。因為它是蚊子傳播的，所以它的傳播有一個蚊子的適應過程，受到一些生物因素的影響。
埃博拉病毒也是一個例子。雖然它在非洲不斷擴散，但是至今也還沒有走出非洲。
過了地理關，還有一個非常重要的關叫季節關。因為在不同的季節，溫度、濕度、生物的周期、人類的行為都是不一樣的。
春夏之交的時候，該擔心腸道傳染病；再暖和一點，可能會有登革熱感染；到秋冬季節，新冠又來了。所以季節對於病毒的傳播還是非常重要的。
我們知道SARS就沒有跨過季節關，在夏天來臨之前就消失了。至於新冠病毒能不能跨越季節關，能不能跨過夏天進入秋天呢？我們現在還不知道，時間能夠證明一切。
Part.3
R0、群體免疫與病毒突變率
下面我通過一個例子來讓大家了解更多傳染病的概念。
這個例子是1846年丹麥法羅群島的麻疹流行。在此之前，法羅群島是沒有麻疹的，有一個工人坐著船把病毒帶進了群島，當時整個島八千多人無一倖免，死亡一百多人。但是，感染之後，幾十年內，群島也再也沒有出現麻疹病毒。
這個故事說明的第一個問題，就是人感染病毒之後會產生免疫記憶，會產生免疫保護。這是研究疫苗的一個理論基礎。
還一個概念是R0，傳染病的傳播速度，它指一個感染者在傳染期內，在易感人群中引起的新的感染者的期望人數。比如說，麻疹的傳染是非常快的，一個人能傳染19-20個人。
另外一個概念是群體免疫力，指的是一個群體裡面，多大比例的個體獲得免疫力，使得其他沒有免疫力的人也受到保護從而不被感染。這個數值不難計算，臨界值是H=1-1/R0。比如說麻疹是1-1/20，大概是95%，就是說95%的人獲得群體免疫力後，病毒就沒法再傳播了。
獲得群體免疫的途徑有兩個，一個是實際的病毒感染，另一個是接種疫苗。但是通過實際的感染獲得群體免疫代價太高了。麻疹8000多人感染，死了100多個，這是什麼概念？相當於我們的小區不管幾層樓，基本上每個單元都得放一兩口棺材，這個代價是非常大的。
另外，病毒在群體中傳播是有一個臨界值的。比如，大家發現麻疹的流行臨界值大概是50萬，據說在小於50萬的人群里，這個病毒是沒法傳下去的。這實際上也告訴我們，為什麼我們控制病毒的傳播需要做隔離，就是為了把大的群體分隔成一小塊一小塊，讓病毒傳不起來。
講病毒的通關，實際上都是講新出現的病毒，我們叫新發，或者再出現的傳染病。禽流感、寨卡、摩爾斯、SARS、新冠這些病毒都是動物來源的。70%的新發和再發傳染病是來自於動物的，要麼是野生動物，要麼是家養的家畜，或者是寵物。
病毒之所以能夠從一個物種傳到另外一個物種，主要是因為病毒高的突變率和高的進化率讓它可以適應新的速度。
這個過程實際上是一個非常長期的過程。病毒在原先的物種和新的物種之間不斷接觸，可能剛開始感染新的物種效率很低，回去繼續進化，然後再回來感染新物種，可能感染程度會更高一些。這實際上是一個不斷試探的過程，這個過程持續的時間是非常長的。
簡要總結一下，病毒的通關之旅主要包括下面幾步。首先要感染一個細胞，然後能夠感染一個個體，並且能夠在群體裡面持續傳播，最後，打通最難的兩關——地理關、季節關之後，才會成為全球流行的病毒。
但是，實際上大多數病毒的跨種傳播都是失敗的。可能感染幾個細胞之後，就被免疫系統清除掉了；可能感染的只有幾個人，沒法在人和人之間傳播，這幾個人去世了，也就消失了；或者像SARS一樣感染一段時間，不能跨過季節關也就消失了。
所以，每當我們遇到一個新的病毒，很難判斷它到底能夠通幾關。是只能感染幾個個體，還是能感染很多人，或者說甚至只能感染一個季節，然後就過去了呢？
這是非常影響我們決策的。如果反應過度，正常的生活就沒法進行了。但是如果反應慢了，我們都看到了。這種情況下決策是非常困難的。
Part.4
通關體系消解對病毒的恐慌
病毒的通關成功就是人類的災難，人類的災難就是大家的恐慌。
我們經常會在報紙、新聞上看到一些關於傳染病、關於病毒的新聞。了解了簡單的通關體系之後，就可以把它套進去看一看到底是怎麼回事。
我最近在網上找了四個報道，我們來看看是怎麼回事。
第一則報道與最近非常流行的一個叫「甩鍋」的詞有關。下圖這位英國的生物學家叫維克拉瑪辛赫，他甩鍋甩得最徹底，甩給外星人了，說病毒可能是來自於隕石，來自星星的病毒。
這個有可能嗎？我們根據前面的知識來分析一下。
第一，隕石到地球的溫度很高，病毒很不穩定，很容易就失活了。
此外，空間有很多射線，射線也會把病毒殺死。哪怕僥倖有幾個活的病毒落到地上，也很難存活，因為隕石通常落在荒郊野外、人煙稀少的地方。
病毒的目標是找到活的細胞，如果病毒落在荒郊野外，它很難找到一個個體或細胞來感染，在環境中不能存活太長，不就消失了嗎？
所以，病毒來自隕石的可能性微乎其微。
最近還有一個報道，說美國俄亥俄大學在青藏高原採集了很多冰芯，在冰川的冰芯裡面他們發現有很多新的病毒。
這篇文章說他們發現有33屬的基因病毒，有28個屬是以前從來沒有過的。這個讓大家很恐慌，說我們有新的災難。是不是這麼回事呢？
第一，冰川里的病毒量很少。
第二，這個冰芯歷史很久了，是大概750年到一萬多年以前的。病毒在環境中不能存活太久，所以這個冰芯裡面可能只有病毒的核酸片段，沒有活的病毒顆粒。
哪怕有活的病毒顆粒，冰川遠離人煙，也是找不到活的細胞、活的個體來感染的。哪怕找到一個個體，我們知道病毒要感染一個細胞首先得跟受體結合，不一定正好碰到的這個活的動物的受體就可以用。所以概率是很小的。
所以，冰川熔化釋放的這些病毒也不會有什麼大問題。
近來大家也很關注一個問題：能不能人造一個成功的病毒？
複製一個已經存在的病毒是很容易的，這對我們病毒學家來講是一個已經研究幾十年的老技術，不難。
新冠病毒發現不久，一個荷蘭的研究組就把它複製了；不久前有個美國的實驗室也把新冠病毒複製出來了。
複製一個病毒並不難，把病毒造弱一點也不算難，我們的很多疫苗就是把病毒搞得弱一點，成為一個弱毒苗，可以實現。但是，如果把病毒改造成一個更強的病毒就不容易了，它要重新開始通關。
首先，看一下細胞關。我們可以給病毒進行很多不同的改造，然後在細胞上篩選一下，看哪個複製得更好。這不難，技術上是可行的。但是，一個病毒只在細胞上複製得更強，致病率更強，並不能說明它感染一個個體就好。
個體關的實驗要在活人身上來做，拿動物來做都不行，因為猴子、老鼠等動物跟人是不一樣的。這都是以前731部隊才能幹的事情，現在沒法做。
哪怕病毒真正感染人的能力已經很強了，還有一個群體關要過。要有很大的人群才能檢測，這實際上沒法操作。更不用說季節關了，季節關簡直是超出想像。所以造一個成功的病毒，可能性是微乎其微的。
最近大家又開始關心寵物。之前有一個報道，說香港發現有一隻狗咽拭子檢測到新冠核酸呈弱陽性，這說明新冠病毒在狗那兒可以突破細胞關。後來又有新的報道，說比利時有隻貓被新冠病毒感染了，這隻貓也很痛苦。
怎麼來解讀這個報道呢？
首先，我們看到，如果寵物感染病毒，說明病毒至少過了細胞關。
要想檢測病毒能不能通過個體關要怎麼做呢？
哈爾濱獸醫研究所在實驗室里找到很多動物，給它們接種上病毒，看一下病毒能不能感染那些動物。
首先，他們發現狗是沒法被病毒感染的，豬、雞、鴨也不會被感染。但是貓不一樣，他們發現如果給貓接種上病毒，貓是可以被感染的，而且它可以通過飛沫傳染給其他的貓。
但是，他們也發現，如果把染病的貓和沒染病的貓放在一起，傳播效率不是很高，三對只有一對能傳播，說明貓間的傳播能力不是很強。但是還得通過流行病學來調查貓群裡面的具體傳播情況。
沒過幾天，又一篇新的報道出來了，是關於華中農業大學和中科院武漢病毒所一起合作開展的一項工作。
他們調查了武漢的貓群，發現有14.7%的貓的血清是新冠陽性的，也就是被病毒感染過。但是感染的貓裡面，血清滴度最高的是病人家的貓。也就是說，病人跟這隻貓可能接觸比較多，這隻貓被感染的病毒數量也比較高。所以，它的抗體的滴度也會更高一些。在流浪貓中，雖然也發現了一些陽性的動物，但是抗體比較低。
總之，更像是人傳給了貓，貓是人類災難的一個受害者。至於病毒能不能在貓和貓之間傳播，貓能不能傳給人，還需要更多的流行病學的調查，但就現在來看，貓應該是個受害者。
通過上面的解析，大家是不是覺得以後如果再看到一些報道，把通關歷程給它套進去，就沒有那麼恐慌了。
實際上，新發傳染病出現的概率還是很低的，要好多年才有一次。給大家推薦一部美國在90年代拍的叫《恐怖地帶》的電影，影片就是關於一個新出現的傳染病。
在裡面我們可以看到，病毒的傳播、致病，以及治療，還可以看到各種不同等級的生物安全實驗室的運作方式。演員有達斯廷·霍夫曼和摩根·弗里曼。這部電影拍得還是很不錯的，雖然裡面有一點點誇張的成分，但是整體來講還是比較忠於事實的。
