
本文轉載自公眾號:“格致論道講壇”(ID:SELFtalks)
作者:格致論道
大家好,我是高福。我今天想跟大家一起探討一下微生物、地球和人類的關系。
大家說起微生物,可能首先想到的就是讓大家記憶猶新的新冠病毒,還有最近(2024年底)美國的禽流感,連牛都感染了,以及每年入冬以來我們遇到的各種各樣的呼吸道感染。這些都是由一些微生物,包括病毒、細菌等導致的。在經歷了幾年新冠大流行之后,現在應該說,我們來到了“后新冠時代”。
那第一個問題,我相信大家經常會想:出現新冠病毒,奇怪不奇怪?
我現在跟大家一起簡單回顧一下感染人的冠狀病毒的發現歷史。
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大家知道,新冠疫情發生后,我國的科學家、科研人員很快就搞清楚了病毒的性質,完成了基因測序工作,并且基于測序結果做出了診斷試劑,也成功分離了病毒,同時將相關數據向世界共享。大家看這些照片,都是我自己從中國共產黨歷史展覽館拍的。
基于這些工作,世衛組織提出把新冠病毒命名為SARS-CoV-2。最初發現的叫SARS-CoV-2的原型,接下來它會突變,這些突變的病毒就用希臘字母來命名,如Alpha、Beta、Gamma、Delta,一直用到了Omicron(奧密克戎)這樣的名字,命名停留在了奧密克戎。現在的突變體都有個代號名字,算作是奧密克戎的亞變種。
那為什么叫SARS-CoV-2呢?大家可能都還記得,在2002-2003年,我們曾經經歷過一次SARS疫情,而引起這次疫情的病毒就是SARS-CoV。
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其實,感染人類的冠狀病毒早在1965年就被發現了一個,它叫做HCoV-229E。大家看到沒有,科學家給病毒起名字經常起得怪怪的。其實像這樣的名字,都是科學家在試管上標的記號,后來就形成了這種病毒的名字。
兩年后,即1967年,又發現了一個病毒,叫HCoV-OC43。
然后在2004年,荷蘭又發現了一個感染人的冠狀病毒,叫HCoV-NL63。
同樣在2004年,我們國家的科學家袁國勇院士在香港發現了一種感染人的冠狀病毒,并給它命名為HCoV-HKU1。
我們一再強調,病毒的起源是個科學問題,需要時間、需要沉淀,需要科學家慢慢研究。
這里以HKU1病毒為例。這個病毒于2004年在香港首次被發現,但其實早在1995年,巴西的科學家在冰箱凍存的生物樣本中就已留存相關樣本,等HKU1被發現并命名后而鑒定出來。這也是我們一再呼吁醫院建立生物樣本庫的重要原因,對于當時病因不明的病,把生物樣本存起來意義重大。
袁國勇院士在2004年發現該病毒后,巴西的科學家拿出1995年巴西不明原因肺炎病人的樣本檢測,發現就已經有HKU1這樣的病毒。所以,我們一再強調病毒溯源是個科學問題。
到了2012年,出現了MERS,即中東呼吸綜合征。然后,在2019年底,所謂的新冠疫情出現,世衛組織把它定義為COVID-19。至此,已知能感染人的冠狀病毒共有7種。
在大家和新冠病毒抗爭的時候,又在馬來西亞、海地和韓國分別發現了三種冠狀病毒,一種來自豬,一種來自狗,另一種懷疑源自嚙齒動物。這三種病毒雖可以感染人,但只是散發病例,既沒引起流行,也沒有引起暴發,所以我管感染人的冠狀病毒叫做“7+3”種。
為什么會有這么多種冠狀病毒呢?這與冠狀病毒自身的特點有關。整個冠狀病毒廣泛存在于各種動物中,常講的天上飛的、地下跑的、水里游的動物,體內都有冠狀病毒。而且,這種病毒特別容易發生重組。
重組是什么概念呢?從分子生物學角度來講,冠狀病毒基因組是一整段基因,它不同的基因片段可以來自不同的病毒,然后重新組合。由于這種基因重組的特性,可能一個片段來源于甲病毒,另一個片段來源于乙病毒,通過不同病毒片段的組合,又形成了新的冠狀病毒基因組。這就是冠狀病毒這么難控制的原因,因為它特別容易變異。
那么大家接下來可能會問:好了,你講了這么多關于冠狀病毒的內容,那人類為什么會遭遇這么多病毒或者細菌呢?這些統稱為病原體的東西,究竟是從哪來的呢?
要回答這個問題,我想先問一下,您知道您賴以生存的地球究竟有多大嗎?地球的年齡大概是46億年。
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而我們給自己起了個特別好的名字,管自己叫智人,拉丁文叫“
Homo Sapiens”,自認為很有智慧。但您知道智人的歷史有多長嗎?僅僅4萬到20萬年。
作為地球生命開端的這些微生物,像病毒和原核生物(也就是細菌),它們的存在時間已經有33億年到25億年。而人類的歷史呢,只有4萬到20萬年。當大家看到這組對比數據時,就會不禁思考,微生物和人類到底是怎樣的一種關系呢?實際上,微生物才是統治地球的原住民,人類不過是后來者。
我常給大家打個比方,如果把我解剖,拆解成一個個細胞,再把這些細胞一個個壘起來。您猜猜我身體里有多少個細胞?我大概由10的13次方個細胞組成。那您知道我身上攜帶了多少微生物嗎?不用顯微鏡的話,你現在根本看不到我攜帶了多少微生物。
其實我的腸道、呼吸道、皮膚、頭發,到處都有微生物。并且,這些微生物的數量至少是我細胞數量的10倍,也就是至少有10的14次方個微生物。
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回顧地球上的微生物,人類認知的微生物不足1%。還有好多的微生物,人類根本就不知道。
大家可能也留意到了,最近一些科學家通過研究,在自然界的各種環境里,找到了各種各樣的病毒、細菌、真菌等微生物。我們經常會突然聽說,某某科學家經過努力,又發現了一種或一群微生物。所以說,微生物在地球上是非常非常多的。
這也就是為什么在新冠大流行剛剛開始的時候,世界衛生組織就提出了“包容”和“韌性”這兩個關鍵詞。世衛組織號召全球都應秉持包容的態度,一方面,人與人之間要相互包容;另一方面,人類與微生物之間也需要包容。此外,還希望大家在應對疫情時,能夠具備一定的韌性,能夠靈活地適應和處理各種復雜的情況。
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經歷了這次疫情,我想不用我多講,大家心里都知道,病毒一直在不斷變異。病毒和人類之間的關系,就如同迪士尼經典動畫《湯姆與杰瑞》里的貓鼠游戲一般。
為什么我們需要疫苗?
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在人類和病原微生物長期艱苦的斗爭歷程中,我們其實取得了諸多偉大勝利。但是,科學有它的局限性。
比如,40年來,科學家們始終沒能研發出有效的艾滋病疫苗。與新冠疫苗效果變差不同,艾滋病疫苗甚至都還未研制成功。還有結核病,歷經上百年,針對這種細菌病原的疫苗,到今天效果依然很差。
這就是科學的局限性所在。我特別希望在座的青年人,未來有機會投身到微生物研究領域,一起致力于開發艾滋病和結核病的疫苗。
所以我們現在又要提出一個問題,我們研發疫苗的目標究竟是什么?是讓接種者完全不發病,還是即便發病也沒關系,只要能緩解癥狀、避免死亡就行?又或者是,我們研發的疫苗旨在阻止病毒傳播,即便接種者自己感染了,因為打了疫苗也就不會傳染給別人,從而具備了這種阻斷傳播的能力。
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回顧歷史,我們會發現中國在人類免疫學方面的認知比較早。大家知道康乾盛世時期,康熙皇帝在兩歲時曾得過天花,而這也成為他被選為皇帝的一個因素。當時的人們認為,他既然在兩歲已經得過天花,以后就不會再感染這種疾病了。
從天花的這段歷史故事中,便能看出我們中國對免疫學的初步認知已由此開啟。
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中國很早就開始搞“旱苗法”,具體做法是把天花患者的痂皮收集起來,研磨成粉末狀后放到一根管子里,接著把管子對準小孩的鼻孔,將粉末吹入鼻腔。
這一方法屬于典型的黏膜免疫,通過刺激鼻腔黏膜來啟動免疫反應。
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后來,英國人愛德華·詹納(Edward Jenner)在觀察中發現,英國的擠奶工在擠奶時,手上會出現皰疹,而當出現這種手上皰疹后,擠奶工就不會得天花。他設想,如果把奶牛身上的皰——也就是“牛痘”病毒,接種到人的身上,是不是就可以預防天花呢?
事實證明,經過實踐檢驗,這個設想是正確的。這就是疫苗接種概念的起步萌芽。
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從此,全球因廣泛推廣種痘而取得了顯著成果。到1980年,天花這種疾病在全球范圍內被成功消滅。
盡管我們開展了像“旱苗法”這樣的相關實踐,但是,免疫學卻并沒在中國誕生。如果當時能進一步探究其背后的原理,情況或許會有所不同。
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隨著天花被成功消滅,免疫學作為一門學科迎來了迅猛發展。今天在醫學領域,針對一些難治性腫瘤,通過免疫治療已經取得了諸多成果。這一切都源于人類對病毒,尤其是對天花的認知。從最初應對天花的探索,到以此為契機不斷深入研究,進而推動免疫學發展,使人類如今可以對抗各種復雜疾病。
不可否認,疫苗對人類有著巨大的貢獻。它可以消滅病毒、消除病毒、控制病毒。
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人類通過疫苗已經消滅了兩種病毒。除了天花病毒已被徹底根除外,一種原本在動物中傳播的病毒——牛瘟(Rinderpest),也已經通過疫苗免疫的方式,把感染牛的這種病毒消滅了。
此外,小兒麻痹曾經肆虐,危害極大。但在我國,通過疫苗接種等一系列舉措,現在已成功消除小兒麻痹,國內不再有小兒麻痹病例。
乙肝的防控效果也很好。在我這個年齡段,曾經乙肝攜帶率達10%,也就是說10個人就有1個乙肝攜帶者。而今天,5歲以下兒童的乙肝攜帶率已降到3‰,即每1000個人中只剩3個。這一切成果主要靠疫苗,可見疫苗在疾病防控中發揮了非常重要的作用。
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今天,我們一直在倡導“協同健康”,有時也被稱為“壹健康”,還有人將其翻譯成“全健康”,英文表述是“One Health”。之所以倡導這一理念,是因為為了保障人類自身的健康,我們必須維護好環境的健康;同時,為了人類的健康,我們也需要保護動物,確保動物的健康。
所以,我們這些從事微生物和免疫相關研究的人,一直都在呼吁,在預防一些人畜共患病,也就是動物和人都可以感染的疾病時,要同時給動物和人接種疫苗。
以狂犬病為例,大家可能在網上看到過一些新聞,有人被狗咬傷后,就需要去打狂犬疫苗。但其實,預防狂犬病最重要的方式,是給狗接種狂犬疫苗。所以,如果您家里養了寵物狗,一定要記得給它接種狂犬疫苗。
這就是我們所說的,要實現人類健康、動物健康以及環境健康的和諧統一,致力于維護一個健康地球,這也正是“協同健康”的核心內涵。
警惕“X疾病”
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國際上有一個機構,叫全球大流行應對監測委員會(GPMB),我是它的成員。在2019年10月18日,我去美國紐約,參加了由約翰斯·霍普金斯大學組織的一個活動,叫做“201事件”(Event 201)。在這個活動中,大家一起設定了一個假想敵。
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這個假想敵的簡稱叫CAPS,它的英文全稱翻譯過來是“冠狀病毒關聯的肺綜合征”,聽起來和我們現在經歷的新冠非常相似。
對于我們這些專業人士來說,經常會被問到會不會發生大流行,如果發生大流行,可能是由什么病毒引發的。
我們所在的GPMB機構在2019年的年度報告里就寫出,有可能引發人類大流行的病毒,最有可能的是流感病毒或者冠狀病毒。因為在2002年到2003年期間,曾發生過SARS,而各種動物身上攜帶了各種各樣的冠狀病毒,所以冠狀病毒引發大流行是很有可能的。
再來說說流感,歷史上總共發生過5次流感大流行,分別在1918年、1957年、1968年、1977年和2009年。所以從專業角度來看,很有可能會出現大流行這樣的情況。
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這是我在紐約參會時拍攝的照片,當時我們搞了這么一場桌面演練。當時的想法是啥呢?我們本想把這場桌面演練做好,用作約翰斯·霍普金斯大學公共衛生學院的學生的教材。可誰能想到,人類最后遭遇了全球新冠大流行。
那在新冠疫情過后,世界衛生組織也在進行分析。為了有效預防下一次可能出現的全球性大流行,大家都在想一個關鍵問題:下一個威脅人類的病毒會是什么呢?
正是基于這樣的思考,世衛組織提出了“X疾病”(Disease X)這一概念。“X疾病”指的是一種目前人類還不知道的、無法確定它具體特征的病毒或病原體。
但是,盡管我們對它一無所知,但可以預見的是,它極有可能像我們剛剛經歷過的新冠病毒一樣,給人類帶來巨大的傷害和影響。所以,“X疾病”的提出,警示著我們未來可能面臨的未知挑戰。
進入21世紀以來,世界衛生組織總共宣布了8次全球關注的公共衛生事件。以這次新冠疫情為例,在世衛組織宣布其為全球大流行之前,首先將其認定為全球關注的公共衛生事件,英文縮寫為PHEIC,即“Public Health Emergency of International Concern”(國際關注的全球公共衛生事件)。
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回顧21世紀的這些事件:2009年發生了一次大流感;2014年出現了小兒麻痹相關情況;同年,西非暴發了埃博拉疫情。大家可能知道,在西非埃博拉疫情暴發時,中國派了工作組前往,和非洲人民一起抗擊疫情,我當時也是工作組成員之一,于2014年9月到11月在非洲待了兩個月。
到了2016年,寨卡病毒出現;2019年,剛果又出現埃博拉疫情;2020年1月30日,世衛組織宣布新冠疫情為全球關注的公共衛生事件;2022年7月23日,猴痘被宣布為全球關注的公共衛生事件,一年后,世衛組織覺得情況緩解就去除了這一認定。然而到了2024年8月14日,猴痘又再次被宣布為全球關注的公共衛生事件。
可能在座的各位對我剛說到的這些新冠之外的公共衛生事件沒太在意。但作為專業人員,我們一直關注著這些事情。
比如美國的牛感染禽流感的情況備受關注,牛流感鬧得很兇。加州前不久(2024年)發現了第一例重癥病人,加州州長紐森隨即宣布加州進入緊急狀態。雖然目前這一事件還沒演變成全球性的重大事件,但在美國已經有60多例感染牛禽流感的病例,而且美國50個州都已發現了禽流感病毒,其中十幾個州在奶牛群里檢測到了這個病毒。
人們一直擔心禽流感有可能引發下一次全球性大流行,成為一場重大的公共衛生事件,今天在美國出現的這些現象就是一個警示。
您知道這些流感病毒藏在什么地方嗎?實際上,流感病毒都是由一些天上飛的遷徙鳥(候鳥)攜帶,它們在南極和北極之間來回飛行。全球有幾條野鳥的遷徙路線,其中有三條會經過中國。當這些野鳥在遷徙途中停留時,就有可能傳播病毒。
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所以我們一再強調,病毒是全球性的,它不屬于任何一個國家,不需要簽證和護照,想去哪就去哪,這就是流感病毒傳播的生態學特點。
從病毒本身的特性來看,流感病毒有8個基因片段,這些基因片段可以互換,在專業上我們把它叫做重配。也就是說,這8個基因片段可以來自8個不同的源頭,組合成一個新的病毒。
打個比方,人類的基因來自父母兩個源頭,爸爸和媽媽各給一半;而流感病毒的基因卻可以來自8個地方并重新組合,這也是流感病毒難控制的原因之一。
此外,流感病毒還會像新冠病毒這樣的冠狀病毒一樣發生點突變。這些突變會使人類原有的抗體失效,導致即使打了疫苗也可能不管用。這就是為什么流感疫苗需要每年接種,因為流感病毒變異速度太快。
就像新冠疫情期間,大家都感受到了,一開始研發出來的疫苗對新冠病毒是管用的,但隨著病毒的變異,它能夠逃逸我們的免疫系統。正如我前面所介紹的,人類的免疫系統和病毒之間就像一場貓鼠游戲,這也正是流感病毒如此復雜的原因所在。
那么,“Disease X”(“X疾病”)究竟是什么?就像我剛才說的,猴痘病毒曾兩次被世界衛生組織宣布為全球關注的公共衛生事件。這不禁讓人想問,猴痘病毒到底從哪來的?
預防“信息流行病”
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當猴痘病毒出現后,我在網上看到了這樣一張圖片。網上還流傳著一些說法,聲稱這個病毒是這位先生造出來的。就這樣,毫無根據的陰謀論出現了,并且在網上傳得到處都是。
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大家可以回想一下,當新冠疫情剛出現的時候,網絡上也出現了一些陰謀論,聲稱病毒來自這里或那里。
如果我們對病毒學缺乏基本認知,對病原微生物以及整個微生物和人類的關系沒有充分認識,那就很可能會輕信那些毫無根據的說法。
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如今網上的信息亂七八糟。從專業角度來看,我們將這種現象定義為一種“病”——“信息流行病”。這個詞匯最早是在2003年SARS期間開始使用的,英文是“Infodemic”。而研究這一現象的學科,我們管它叫“信息流行病學”。
那么,信息流行病是由什么引起的呢?在國際上,此前一直沒有專門描述它的詞匯。其實,信息流行病是由“信息病毒”引起的。我給“信息病毒”起了個英文名字,叫“Inforus”。
“信息病毒”有什么特點呢?它是將正確的信息、錯誤的信息以及不正確的信息混在一起,形成一種新的信息集合。當你初步認為它是錯誤信息時,再往下看,卻發現其中有些內容似乎對自己很有利,或者與自己今天想要理解的知識十分契合。可再往下讀,又會發現其中充斥著好多錯誤信息。
當你決定不再看這些錯誤信息時,正確的信息又回來了。這些信息相互交織,就像真正的病毒一樣,所以我給它起名叫“信息病毒”。
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美國有一本雜志叫《發病與死亡周報》,英文簡稱MMWR,它致力于全球公共衛生數據共享。與之類似,我們有《中國疾控中心周報》,英文名叫China CDC Weekly。我在《中國疾控中心周報》上發表了一篇文章,專門介紹剛才給大家介紹的信息流行病。
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今天,我和大家探討了疫苗在防控病原微生物方面所發揮的非常非常重要的作用,我們鼓勵大家打疫苗。但是,隨著“信息流行病”的出現,我們還要推行“社會疫苗”。
那么,“社會疫苗”是什么呢?我給它下了這樣一個定義:就是在座的各位認真學習,掌握知識,并做好科學普及工作,把自己學到的知識,在社區、朋友圈以及和家人交流時講好。所以我認為,除了生物疫苗,我們還需要“社會疫苗”,這兩種疫苗對我們來說都不可或缺。
就拿這次新冠疫情來說,開始做的疫苗管了一些用,但后期病毒發生變異,疫苗效果就不行了。于是,有人開始懷疑,甚至在網絡上宣稱疫苗整體不行,這就是典型的信息流行病表現。他們的這種言論,導致原來已被證實有效的疫苗,也有人不愿接種了。
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2024年4月23日,一家出版社聯系我邀我寫科普書。他們詢問我能不能寫點特定內容,我就向他們提議,將“科普是社會疫苗,做科普打‘疫苗’,預防信息流行病”這一理念融入創作。
希望今天在座的各位在和我一起探討完這些內容后,能夠多思考,不要被信息病毒所感染,不要去傳播信息流行病,能變成抗擊“信息流行病”的勇士。
在危急時刻更要抓住機會
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今天這個后新冠時代給我們帶來了嚴峻的挑戰,但與此同時,其中也有著機遇。
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有一個非常好的漢字叫“危機”,這個詞最初的定義是:發生危險的那個時間節點。但是,我們可以把這個字解剖一下,把它分成兩個字,一個是“危”,一個是“機”(機會),用英文就是“Crisis and Chance”,我們管它叫“double C”。
所以,今天在探討“微生物與人類”之外,也希望當我們遇到危險的時候,能夠抓住機會,用科學推動社會的發展,推動人類的文明進步。只有我們開始思考,才能化危為機,這一點需要大家好好去體會。
比如我們說著說著,感覺好像微生物全干壞事了。但其實呢,微生物也為我們做了好多好多的好事。
我剛才講了,我們的胃腸道里布滿了微生物。實際上,你吃的好多東西,都得依靠微生物幫助才能更好地消化。像大家平時喝的酒、吃的醋以及醬油等,這些可通通都是微生物發酵的產物。所以,我們不能只看到微生物給人類帶來的危害,更應該看到微生物可以給人類帶來的許多好處。
今天,我們的好多生物產業,尤其是那些高精尖的生物產業,都在用微生物進行生產。現代分子生物學能夠發展到今天的水平,我們能夠生產出重組蛋白、單克隆抗體這樣的藥物,也都是借助微生物作為宿主來助力生產的。
所以,我希望大家能形成這么一種觀念:當我們提到微生物,或者說到病毒、細菌時,不能覺得它們只會干壞事,實際上,有些微生物對人類是非常非常有利的。
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我們微生物學有一位先驅巴斯德先生。他曾講過兩句話,我覺得對我們很有啟發。巴斯德先生最著名的一句話是“機會青睞于那些有準備的頭腦”。在座的青年人,你要好好努力,準備好,一旦機會來臨,要牢牢抓住。
此外,巴斯德先生在百年前還講過另一句話:“先生們,微生物說了算。”從他對微生物的研究中,他早已發現人類離不開微生物,微生物無處不在。現在,通過基因組測序以及微生物的分離等技術,我們發現了那么多的微生物,這也印證了當年巴斯德先生的觀點。
所以,我們要多思考、多學習,爭取將科技發展的重要成果,應用到未來社會發展、國家安全保障以及社會穩定維護,最終實現人民幸福,把我們的國家建設得更加美好。這不僅是科技界的使命,更是社會各界追求的目標。
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