達爾文進化論告訴我們,在自然界中不具有進化優勢基因會被淘汰掉,不具有進化優勢的物種會被清除掉。
狂犬病毒作為已知病毒中毒力最強的存在,無論感染動物還是人類,一旦發病,死亡率近乎 100% ,且狂犬病至今只能預防,不能治療,全球范圍內尚無公認的治療成功案例。
從常規進化邏輯來看,容易致使宿主死亡、毒力過強的病毒,在宿主群體中大規模傳播的難度較大,在進化進程里極易被自然選擇所淘汰。畢竟病毒入侵宿主旨在實現自身的生存與繁殖,若迅速導致宿主死亡,與宿主同歸于盡,病毒便無法持續繁殖,這顯然并非利于其自身發展的理想結局。
一般而言,低毒力的病毒在人類群體中成功建立傳播循環的可能性相對更高。這或許是因為高毒力病毒在傳播初期,需要更多的易感宿主。而不易導致宿主死亡的病毒,能夠與宿主長時間共進化。在此過程中,病毒會逐漸獲得逃避宿主免疫攻擊的能力,對宿主的傷害也會隨之減小。
例如,肝炎病毒感染人體后,往往需數十年才可能引發嚴重病癥或死亡;部分皰疹病毒甚至可伴隨人類一生,卻不產生明顯癥狀。
由此可見,多數病毒在進化和變異過程中,通常會朝著低毒性和高傳染性的方向發展,這有助于病毒在宿主體內長期存活,并感染更多宿主。
而狂犬病毒的高毒力使其在進化層面存在嚴重缺陷,狂犬病毒并非是一種“成功” 的病毒。其高致死率給自身的生存和發展帶來諸多不利影響,主要體現在以下兩個方面:
一、狂犬病發病率低且難以大規模流行
在人類歷史長河中,諸多病毒性傳染病曾引發大規模流行,造成大量人口死亡,深刻影響人類社會的發展進程,如天花病毒、1918 年大流行流感病毒等。
盡管在許多國家和地區的文化中,人們對狂犬病存在著根深蒂固的恐懼,其慘痛的臨床過程與 100% 的致死率也備受哲學家和科學家關注,但狂犬病對人類歷史的實際影響微乎其微。
在歷史上,狂犬病始終呈現零星散發的態勢,難以形成大規模流行。全球范圍內,人群中狂犬病的發病率通常極低,一般不超過人口的十萬分之一,從未顯著改變各國的人口數量。
人狂犬病的主要感染源是狗,相比之下,人狂犬病的發病率通常遠低于狗狂犬病。在歐美國家,在消除狗群狂犬病之前,每年因狂犬病致死的人數往往僅為個位數。像美國、日本、法國等人口眾多、面積較大的國家,每年狂犬病死亡人數也只是兩位數,僅美國偶爾會超過 100 人 。
中國最近 70多年來,人狂犬病曾出現 3 個流行高峰和 3 個低谷,每年死亡人數波動范圍在 7,037 人(1981 年)到 159 人(1996 年)之間,波動幅度達 35 倍以上(參見圖1)。從圖中可見:中國人狂犬病流行的3個低谷分別是1950年、1960年和1996年前后,年度死亡人數都在200人以下。
圖11950年-2009年中國人狂犬病年度死亡率
圖2中國自2007年以來狂犬病發病人數顯著下降
研究發現,中國狂犬病年度死亡人數的波動與狗群數量變化緊密相關,在其他國家,還與狗的疫苗接種比例有關,而與人群疫苗接種量關聯不大(疫苗對當年人群死亡率的影響通常不超過 30% ) 。
以1996年為例,當年全國狂犬病發病率降至159人,隨后又逐年緩慢上升。1990-2000年,中國每年人用狂犬病疫苗使用量從500萬人份增至約800萬人份 ;2000-2010年,使用量從800萬人份增至1500萬人份 個別年份接近2000萬人份 ) 。
由此可見,1996年前后十年間,中國的人用狂犬病疫苗使用量并無顯著增加,甚至比之后十年少一半以上,因此可以推斷,該時期發病率下降與人類疫苗使用量并無直接關系。
當時狗的數量隨著生活水平提高逐漸增加,未出現明顯減少,推測此次狂犬病流行規模的驟降,可能是由于狂犬病毒流行存在自身特殊規律:在狗數量不變或增加的情況下,狂犬病毒流行往往呈現明顯的消長周期 ,但人類目前對這一周期的了解仍十分有限,自然選擇或許在其中發揮著關鍵作用,這仍需進一步深入系統的研究。
有觀點認為,如果完全不進行暴露后預防,我國每年狂犬病死亡人數上限約為 1 萬人,但死亡人數也有可能自然下降至 200 人以下。
此外,狗的密度對狂犬病傳播具有顯著的制約作用。不同國家和地區狂犬病持續傳播的前提是存在大量易感宿主——狗,且狗的空間分布不能過于分散,群體密度需達到一定臨界值。
例如,非洲肯尼亞農村的現場研究數據顯示,只有當狗的群體密度超過4.5只/平方公里時,狂犬病才有可能在當地狗群中持續傳播 。由于人的狂犬病95%以上源于狗,尤其是流浪狗 ,所以狗的數量和狂犬病發病率是決定人狂犬病發病率的關鍵因素。
實踐表明,只要消除狗群中的狂犬病,人的狂犬病也會隨之自然消除,正如目前歐美發達國家和其他地區的部分發展中國家已經做到的那樣。
二、狂犬病毒實際上經常然滅
狂犬病毒的高毒力還導致其經常面臨被淘汰的威脅,并且在歷史和現實中,狂犬病毒確實經常被自然選擇所淘汰。
在全球不同地區,狂犬病毒交替滅亡的案例屢見不鮮。某些地區可能在數年內自然病例逐漸減少,直至完全絕跡,但隨后又會因病例輸入引發小規模流行。隨著瘋狗大量死亡,狗群數量急劇下降,狂犬病毒也會再次絕跡,甚至在全球范圍內也曾出現過完全絕滅的情況。
當前世界各地廣泛分布的犬(食肉目動物)狂犬病毒均屬于基因 1 型狂犬病毒,雖存在眾多變種,但它們擁有共同祖先,可追溯至約 500 年前 ,這一時間恰好與人類過去 5 個世紀的大規模遷徙相吻合 。
歷史記載顯示,犬和人的狂犬病由來已久 ,早在 4000 年前的美索不達米亞(今伊拉克境內)文明中,就已有關于食肉目動物狂犬病的描述 。
然而,引發美索不達米亞狂犬病的病毒型別至今未知,且極有可能早已滅絕 ,其原因可能涉及歷史、環境因素,也可能僅僅是由于該病毒毒力過強、致死率過高,致使受感染宿主群體的數量或密度無法滿足該病毒的生存需求。
三、狂犬病毒的分子鐘和系統進化史
通過對狂犬病毒的分子生物學和生物信息學研究,現已能初步梳理其系統進化史 。分子鐘(molecular clock)假說認為,在進化過程中,氨基酸或核苷酸替代速率大致保持恒定(盡管觀察值會受隨機誤差影響)。
依據此假說構建生物譜系樹,可估算不同譜系或序列之間的分化時間。假定分子鐘在某個生物類群中存在,可借助相關的計算機程序評估生物類群之間的進化關系,特別是可用于評估在進化過程中不同生物類群之間的分歧時間。不同作者將分子鐘假說應用于狂犬病毒的自然進化史研究,得到了一些有價值的推論。
研究表明,狂犬病毒屬的進化率約為(3.1~5.5)×10-4dS(同義替代)/位點/年,由此推算,當前世界廣泛分布的狂犬病毒變種的分化發生在285至504年前。
與 dN(非同義替代)相比,dS通常呈中性,對進化時間更為敏感 ,但在進化間期較長時,dS更容易達到飽和 。因此,為評估較早的分化情況,常采用dN進行計算,由dS推算出dN的平均值為1.85×10-5 /位點/年 ,該變異率低于艾滋病或人甲型流感病毒 ,但與單負鏈RNA病毒目的另一個成員埃博拉病毒 G 基因的變異率相近 。
由于狂犬病毒的進化率(約1.85×10?? 非同義突變/位點/年)極低,使其難以快速適應新宿主。
假定存在生物鐘,借助PHYLIP 系統發生推導軟件包構建系統進化樹(采用非同義校正距離),可推算出:狂犬病毒從翼手目到食肉目動物的宿主轉換,發生在888至1459年之前。
犬狂犬病毒都來源于蝙蝠狂犬病毒。狂犬病毒在蝙蝠(翼手目)中的進化遠遠早于食肉目動物中狂犬病毒的出現,后者很可能是源于從蝙蝠中溢出(spillover)的病毒??袢《緩囊硎帜康绞橙饽縿游锏乃拗鬓D換發生在888至1459年之前。換句話說,現存的犬狂犬病毒與蝙蝠狂犬病毒在大約1千多年前有共同的祖先。
若考慮所有基因型的狂犬病毒,其最近的共同祖先出現在7080至11631年前 ,且最初以食蟲蝙蝠作為傳播媒介 。
結語
狂犬病毒并非一種“成功” 的病毒狂犬病其實是一種相對較容易消除的傳染病。
從進化層面看,狂犬病毒并非一種“成功” 的病毒狂犬病毒的高毒力使其在適應能力方面存在嚴重缺陷其高致死率給自身的生存和發展帶來諸多不利影響狂犬病發病率低且難以大規模流行狂犬病毒實際上經常自然滅絕,這都使狂犬病毒成為一種相對較容易消除的傳染病。
英倫三島早在一百多年前就率先消除了狂犬病毒,隨后所有發達國家和部分發展中國家都先后陸續消除了狂犬病。西歐、加拿大、美國和日本都在上個世紀的中后期消除了犬類傳播的狂犬病。本世紀以來,在拉丁美洲的35個國家中,有28個國家報告無人死于犬傳播的狂犬病。
這些成功經驗為全球消除狂犬病提供了寶貴的參考。世界衛生組織等國際組織提出目標,全球有望在 2030年消除經犬傳播的狂犬病
對于中國而言,近年來持續加強狂犬病防控工作,通過擴大犬類疫苗接種覆蓋面、加強流浪犬管理、提升公眾狂犬病防治意識等一系列綜合措施,狂犬病發病數和死亡人數持續下降。
隨著防控工作的深入推進,狂犬病毒正進一步走向被自然選擇淘汰的進程,這無疑是全球徹底消除狂犬病的重要有利因素。借助于狂犬病毒容易被自然選擇淘汰的客觀趨勢,通過人類社會的加強疫苗接種、提高公眾意識和完善防控措施,有望盡快實現在全球消除狂犬病的目標。
(完)
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