【导读】为何流感爆发的时间很难准确预测?宿主生命终结,病毒会怎样?病毒会淘汰人类吗?新冠疫情如同狡猾的敌人在向人类“示威”。中科院院士、分子微生物学家赵国屏和复旦大学生命学院教授钟扬在近11年前文汇讲堂上曾经回答听众的提问,对今天我们科学认识疫情依然有很大作用,知己知彼,百战不殆,让我们万众一心,科学防疫。
很难准确预测大流感爆发的时间
提问:两位老师提到流感病毒是阶梯式进化的,能不能计算一下进化的速率!来预测下一次爆发的时间?
钟扬:科学家们现在也在做各种各样的模型,我觉得基因也罢,变异也罢,都是病毒进化的生物学基础。相当于准备火药,还差导火索点燃。而如今的社会上,可点燃的导火索比以前多得多。何时爆发,既取决于火药,也取决于导火索。一般是利用物理学原理预测爆发时间。中学物理学里面就讲到时间、距离、速率,这三个量构成一个公式。知道它的距离(如遗传距离),再把前几次的速率一看,就可以知道平均多少年爆发一次了。遗憾的是,病毒进化的速率在变,似乎有些病毒越来越快,如果作为分母的速率数据在变,时间即使可以预测,也测不准。此外,预测大流感的爆发有一点像预报地震,是有代价的。如果预报得不准,带来的社会恐慌可能相当于来了一次流感。
赵国屏:最重要的分母不是年、分钟,而是每复制一代的突变速率。而我们常常很难算准病毒在不同宿主里繁殖了多少代,进行过多少次的复制。实际上,病毒在这个过程中间,它换了不同的宿主,在不同的宿主里面会有所不同。另外,流感有几样东西在传送它:鸟、猪、人。各种介质传送的速度不同(譬如,人乘坐的交通工具就包括飞机、火车等)在运的过程中重排和突变结合在一起,变异的几率和速度几乎是天文数字。因此,流感大爆发确实是难预测。
赵国屏(左)和钟扬(上)与现场听众热烈互动
拥有石器时代基因的人生活在宇航时代
提问:既然流感没法灭绝,预测很难,预防应该是可以的吧。我想问:流感本来跟宿主相安无事,宿主死亡它也会很危险,那么,流感是不是对人类的“优胜劣汰”有作用?
赵国屏:预测不是说绝对不可能,而是不可能做到那么准。基因组研究只有十年的时间,今后的数据会越来越多、越来越全面。不仅有禽、还有人、猪的数据。我想我们预测的能力会逐步加强。我们现在正在做这个工作,我们跟上海的几个单位一起,希望建立一个网站,能够把这些数据都综合起来进行预测的工作。
关于选择压力的问题,你的意思是不是免疫力强的人更容易生存下来?但免疫是把双刃剑,当我们免疫的能力上来时,一方面把入侵物拦住,但另一方面反应过程当中要有调控,调控不可能很精确,会有一些过度反应,而过度反应可以伤害人体甚至造成死亡。
人真正的进化选择在原始人的阶段进行的,拥有石器时代基因的我们生活在宇航时代。所以,我们会很怕生富贵病如肥胖,因为我们的基因是在饥饿的时代被选择下来的。当你打到一个猎物,拼命吃一顿,储备大量的脂肪,然后一个月不吃,也可以生存下来。传宗接代,这样的基因型就被“优选”了。反之,如果打到了猎物,吃不下,储备不了能量,过几天被饿死了,自然也没有机会生孩子,这样的基因型就被淘汰了。当然,要体现出选择的作用,一定是对很大比例的人群进行选择的结果,病毒如果要对人类的进化形成选择压力,那必需感染很大比例的人群,致死大批未生育的年轻人,但在现代社会里,这样的事,是不会发生的。
(整理 李念)
【编后语】2009年由墨西哥开始的A_H1N1(甲型流感)开始席卷全球,5月10日,中国大陆出现首例出入性甲型流感。在5月9日下午,第22期文汇讲堂邀请了两位生命学领域顶级专家主讲《人类与流感竞争》。两位学者与听友探讨了1918年大流感、SARS的缘起和攻克;人类该如何认识病毒(流感)并与之共存等问题。其中病毒袭击人类的细节、人群的恐慌、科学家的攻坚,与此番疫情极为相似。
讲堂将分5篇刊发当时的演讲和听众互动(详见文末链接)。赵国屏院士当时身份是:国家人类基因组南方研究中心执行主任,曾主持中国SARS分子流行病研究工作;复旦大学生命学院微生物与微生物工程系主任;时年45岁的钟扬教授(2017年9月25日,钟扬在内蒙古遭遇车祸不幸逝世,2018年4月,中宣部授予其“时代楷模”称号)是复旦大学生命学院教授,花3年时间主译了《大流感——最致命瘟疫的史诗》一书。前事不忘后事之师,讲堂即将编摘,敬请关注。
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作者:赵国屏 钟扬
现场照片:周文强
编辑:袁琭璐
责任编辑:李念
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