傳染病(中英雙語)（簡體書）

序　言
謝　青
人類浩蕩的文明史進程始終離不開與傳染病的斗爭，從重潰古希臘文明的雅典大瘟疫到中世紀席卷整個歐洲的黑死病，再到20世紀80年代開始遍及全球並令人聞之色變的艾滋病，直至眼下肆虐全球且尚未平息的“黑天鵝事件”新型冠狀病毒肺炎；人類一度對來勢洶洶的“敵人”束手無策，好在醫學的快速發展讓我們由守轉攻逐漸掌控了這場鏖戰的主導權。溯因來看，傳染病由各類細菌、真菌、病毒、衣原體、支原體、立克次體、寄生蟲等病原微生物引起，侵襲人類的方式包括但不限於呼吸道傳播、糞口傳播和體液傳播。毫不夸張地說，人類和病原微生物的關係並非此消彼長而是共同進化，博弈雙方針對彼此的“阿喀琉斯之踵”不斷更新進攻策略以瓦解對方的慣用戰術，往復循環，直至停火期，並須時刻提防對方卷土重來。在這個漫長的交戰過程中，雙方的作戰能力都較交戰伊始上升了好幾個維度。
以人類抗爭細菌感染為例，抗生素這一“武器”在投用初期可謂立竿見影、直擊命脈，有效而穩定地控制了一系列敏感菌對機體造成的損害。然而，在我們喜悅未久之際，細菌已悄然實行了“破壁”方案，耐藥菌株發生菌種替換，特異性阻絕原先抗生素的作用位點，人類由此不得不開發更強勁的新型武器進行圍剿。這又進一步刺激細菌予以“兵來將擋，水來土掩”的反擊，經多次對壘之後，以MRSA為代表的“超級細菌”誕生了。野火燒不盡，春風吹又生，這種具多重耐藥特性的“佼佼者”宣告了細菌應對人類治療策略的勝利，而從某種程度上看，這也是人類絞盡腦汁應戰卻始料未及催生出的“副產品”。
人類社會消滅一切現有的病原微生物從而消滅傳染病是不現實的，不過也不是沒有成功的案例。得益於疫苗接種，天花成為第一個被人類消滅的傳染病，這給予了我們在探索傳染病管控方面極大的信心。人類對事物的恐懼往往來源於無知，大眾對“流行病”“烈性傳染病”等概念易存在諸如“觸之即死”“不可治癒”等危言聳聽的思維誤區，而對疾病了解得愈深，我們便不再畏懼它，從而正視解決問題的方法。牛津通識讀本《傳染病》正是這樣一本面向普羅大眾的入門級科普讀物，它深入淺出地解釋了傳染病學領域常用但晦澀的高壁壘術語而使其生動有趣，譬如“基本再生數R0”“倉室模型”“抗原漂移”“Koch法則” 等，以流感病毒、HIV、霍亂弧菌和瘧原蟲等嚴重危害人類健康的病原體為案例，娓娓道來各類傳染病的特性，以及人類應對這些嚴峻挑戰的成功經驗與不足，使我們能更辯證地看待人類與病原體的共存。
毋庸置疑，傳染病學研究的不斷發展，也帶動了微生物學、現代免疫學、預防醫學和生態學研究的持續進步，但也正是基於人類對某些病原體的駕馭，在新型療法和預防手段不斷涌現的同時，與傳染病相關的不良衍生事件也在人類近現代史上頻發： 首當其衝的就是第二次世界大戰時期日本731部隊密謀的細菌戰和以2001年美國炭疽攻擊事件為典型的生物恐怖主義襲擊，而利用任何形式將病原體進行人為傳播的獸行都應被強力譴責；其次，假借防範艾滋病的名義進行嬰兒CCR5基因編輯非法操作的賀建奎事件，也給學界敲響了重大傳染病防治不應違背倫理的警鐘。此外，曾轟動一時的“傷寒瑪麗”則讓大眾進一步意識到，無症狀感染者這一類特殊感染群體的存在，已成為傳染病防治時控制傳染源中最易被忽略但也最為關鍵的一環，若掉以輕心未能及早發現，後果將不堪設想，並且還會加深大眾心中對這一偏見性社會隱喻的芥蒂。
不難看出，傳染病防治應納入的考量，不只是就病原體和疾病本身而言，它更是一個公眾問題，與人文、倫理、社會學彼此交融。我國自經歷2003年的SARS、2009年的H1N1豬流感和2013年的H7N9禽流感等重大傳染病事件以來，在傳染病防治領域中所做出的巨大貢獻國內外均有目共睹，新冠疫情下毅然決然的防控策略，更體現出我們在直面傳染病時的大國擔當和中國決心。這些不斷累積的中國經驗不僅是對傳染病防治的最佳解讀，也是在公眾當中普及傳染病學知識的最佳手段，只有不斷增強公眾對傳染病的認知，才有可能在未來應對突發傳染病的過程中不斷取得勝利。

第一章 引　言
我們常說“有感染力的歌詞”和“病毒式的視頻”。這些與傳染病有關的比喻滲透在21世紀的西方流行文化中。人們對下一次傳染病大流行的擔憂，正在世界範圍內悄然升溫。傳染病危機來來去去：在過去的十年裡，生物恐怖主義、SARS、H1N1流感和埃博拉病毒輪番出現，令人憂心。
早在20世紀70年代，醫生就大膽地宣布終結傳染病的時代已經開始。他們認為，用於預防病毒的疫苗和治療細菌感染的廣譜抗生素可以應對任何傳染病的威脅。但傳染病從未消失，甚至從未得到緩解。就在醫生宣布勝利之際，抗藥性金黃色葡萄球菌（英國小報中報道的一種“食肉細菌”）正在醫院中傳播（日本在20世紀50年代曾經歷過抗藥性細菌的暴發，但當時西方國家很少注意到這些流行病）。20世紀80年代，隨著HIV的出現，傳染病的形勢更為嚴峻，時至今日，HIV疫苗的研發仍舉步維艱。在意識到傳染病的新威脅後，美國醫學研究所在20世紀90年代初提出了名詞“新發與再發傳染病”。
傳染病是一種由病原體引起的，能在人與人或其他生物之間傳播的疾病。相反，非傳染性疾病，例如心臟病、糖尿病、阿爾茨海默病，則是由於環境和遺傳基因的共同作用導致的。引起傳染病的生物被稱為病原體或寄生蟲。雖然生物學家曾經只用“寄生蟲”來描述相對較大的致病生物，如絳蟲或蜱蟲，但現在也包括了微生物（病毒、細菌和真菌），這使兩個術語的含義幾乎相近。
我們之所以害怕傳染病，正是因為它具有傳染性。肉眼通常無法看見傳染病的病原體，故在很大程度上，接觸病原體是不可避免的，除非完全不與人接觸。1842 年，埃德加•愛倫•坡在他的小說《紅死魔的面具》中描述了人們對傳染病的恐懼，並指出斷絕人類之間的接觸來避免傳染病是無效的。在該書中，一群貴族隱居到一個與世隔絕的地方，想躲避一場名為“紅死病” 的瘟疫。最終，一個盛裝打扮的陌生人混進化裝舞會，盡管采取了預防措施，但所有貴族都死於這種疾病。
不管愛倫•坡書中的貴族們所采取的避免疾病傳播的措施多麼不見成效，然而在人類歷史的長河裡，這一直是對抗傳染病的唯一途徑。直至19 世紀中葉，疾病傳播的機制才被世人所知，故在此之前，人類社會面對流行病所能做的就是切斷與疫區的聯繫。1665年，為了躲避倫敦鼠疫，艾薩克•牛頓退居鄉下，偶然之中，創立了微積分並發現了萬有引力定律。同年，英國的埃姆村為防止鼠疫蔓延，自願封村隔離，最終有一半以上的村民死亡。“隔離”一詞現指強制隔開潛在感染者，以避免傳染給他人，該詞起源於“四十天”，即在威尼斯，為確保船上人員沒有得瘟疫，船只必須在城外等待四十天。
隔離（至少好於坡書中的措施）確實能阻止傳播，但從根本上來說，這是被動的，因為只有當人們意識到嚴重的疾病威脅時，才會采取隔離措施。這些措施只對未感染的健康人群有用，而對已感染者或不幸被困在隔離區的未感染者沒有太大的意義。另一方面，只要我們對疾病的傳播方式有所了解，隔離措施對任何疾病都是有效的（因為鼠疫是由鼠蚤傳播的，所以只阻止人與人之間的接觸但不滅鼠是無濟於事的）。
隔離是為了保護群體而不是個體。隨著醫學水平的提高，公共衛生官員開始將工作重心從保護人群轉移到保護個人。免疫接種是指，通過毒性溫和的病原體菌株或毒素等外來物質刺激免疫系統從而保護人體的過程，是傳染病個體防控工作中的第一個重大突破。18世紀初，天花免疫接種已在非洲、中國、印度和土耳其廣泛開展。1721年，英國駐土耳其大使的妻子瑪麗•沃特利•蒙塔古夫人將天花疫苗引入英國，引起了西方民眾的關注，而更引人注目的是，同年由馬薩諸塞州波士頓殖民城市的牧師科頓•馬瑟推廣的一項“實驗”。面對天花的暴發，馬瑟和他的醫學同事扎布迪爾•博伊爾斯頓違背了大多數波士頓同胞的意願，貿然推行免疫接種。盡管有幾位患者死亡，但這一實驗證實了一種物理隔離的有效替代方法：免疫接種能保護個體免受感染，並且不限制人們的自由活動。
馬瑟和博伊爾斯頓的實驗還說明了，為了個人利益而控制疾病和為了群體利益而控制疾病之間的倫理衝突。成功接種疫苗後的波士頓市民是安全的，但在接種後的幾天裡，他們可能會把疾病傳染給沒有保護措施的個人。大多數現代疫苗制劑所含的是非感染性物質，所以這一特殊的問題在今天已不那麼令人擔憂，但個人健康和公共健康之間的衝突仍然存在。
大多數免疫接種只能防止健康人被感染，但不能治癒感染者。20 世紀中葉，隨著抗生素的出現，個體水平的傳染病防控又向前邁進了一步。抗生素最初是從常見的家庭霉菌和細菌中提取出來的，後來在實驗室中合成，可以用來治療感染患者。治癒傳染病的可能性也減輕了人們對隔離的恐懼，在此之前，隔離被視為死刑。
在治療有害細菌感染的抗生素和預防脊髓灰質炎、麻疹和百日咳等疾病的新型有效疫苗的浪潮之間，對於20世紀70年代的公共衛生官員來說，沒有傳染病的未來似乎已經觸手可及。然而，他們很快就面臨許多傳染病無法通過個體層面措施得到有效控制的難題。疫苗是通過激活人體的免疫系統發揮作用的，因此，對於像瘧疾或艾滋病等已經進化出逃避免疫系統策略的傳染病病原體來說，疫苗的研發要困難得多。抗生素只對細菌有效，而對其他微生物，如病毒或真菌無效（雖然確實存在抗病毒和抗真菌的化學物質，但這些物質遠不如抗生素作用範圍廣泛並且有效）。20 世紀末，隨著人們認識到傳染病終究沒有被征服，研究方向開始重新轉向群體層面的控制。
到目前為止，我們將治療方案根據主要是針對群體（隔離） 還是個體（免疫/ 疫苗接種、抗生素）進行了劃分。然而，進一步研究發現，抗生素和免疫接種既有助於保護群體，也能造福於接受治療的患者。藥物治療可以減少傳染病的影響，因為康復的人也不會傳染他人。因此，治療感染患者可以減少傳播。疫苗預防感染是指一些潛在的傳染性接觸（感染者打噴嚏或性行為等活動，與傳染病的傳播途徑有關）不會對已進行免疫接種的人造成威脅，從而再次減少了傳播。這種所謂的群體免疫縮小了流行病的傳播範圍，甚至防控效果更優於接種疫苗所起到的直接作用。如果對足夠多的人進行免疫接種，就可以充分減少傳播，從而杜絕某種流行病的發生。若是能在全球範圍內采取這樣的措施，那麼相應的疾病就會被消滅（就像天花一樣，環保主義者並不擔心它的滅絕）。
如果問題僅僅只是某些疾病較難控制，我們在防治傳染病的斗爭中仍然會取得進展，雖然比較緩慢。現代分子生物學為人類提供了很多種新型抗病毒藥物，甚至連瘧疾這樣的疑難疾病的疫苗也在研制中。但人類和傳染病病原體都是生物，所有的生物都經歷著生態和進化的演變，這讓傳染病成為一個動態的目標。我們逐漸認識到人類（及瘟疫）與生命之輪息息相關，個體水平的防控措施未能讓我們脫離出生命之輪，這推動了當今傳染病研究的轉變。
生態過程
盡管我們試圖否認，但人類受制於生態學法則。我們掌控著我們環境的大部分。機動車取代大型捕食者，成為暴力性死亡的主要類別；我們消滅了大多數潛在的競爭對手，並且馴化了處於食物鏈下端的生物。但是，傳染病仍然將我們與全球生命網絡聯繫在一起。
最重要的疾病生態學聯繫是人畜共患病，即新發疾病由動物宿主傳染給人類：埃博拉（病毒可能來源於蝙蝠）可能是最引人注目的例子，但很多我們尚未掌控的新發疾病都與動物相關：SARS、禽流感（H5N1）和漢坦病毒，這些都是較為人們熟知的例子。事實上，幾乎所有的傳染病都是動物源性疾病，而且大多數新發傳染病都是人畜共患病。由於很難針對未知疾病進行疫苗接種或開展藥物研發，所以這些新疾病威脅的出現令人恐懼： 我們不知道何時會出現一種“超級傳染病”。
人畜共患病並非新鮮事。天花被認為是至少在一萬六千年前，由嚙齒動物傳播給人類的；麻疹是在9世紀左右，由牛傳播給人類的；HIV則是在20世紀初通過猴子和黑猩猩傳染給人類的。然而，無論是在熱帶雨林（HIV和埃博拉）還是在溫帶氣候地區的郊區（萊姆病），人口的快速增長和土地利用的變化都增加了人類與動物的接觸。
除了與動物有更密切的接觸外，全球人口的流動速度也在加快。與17世紀艾薩克•牛頓逃離瘟疫，或19世紀愛倫•坡創作《紅死魔的面具》時相比，人與人之間的接觸導致疾病傳播的速度更快，距離也更遠。以前傳播範圍局限在有限區域（一般在發展中國家）的傳染病現在可以迅速擴大其傳播範圍。不僅人類傳染病是這樣，影響其他物種的疾病也是如此，這些疾病的傳染源由人類通過行李、旅行中所吃的食物或鞋子進行傳播。人類的旅行和商貿活動可能通過運輸動物（尤其是昆蟲）病媒間接傳播疾病，將疾病從某一生物體傳染給另一生物體。例如，在國際二手輪胎貿易上，傳播登革熱的病媒伊蚊。除了病媒，人們有時也會轉移人畜共患病的宿主。1989年，非洲以外地區的首位埃博拉病毒感染者，傳染源是從菲律賓進口用於動物實驗的猴子（食蟹獼猴）。幸運的是，所涉及的特殊菌株（埃博拉—雷斯頓型）對人類無害。
人口流動性的增加將病媒和宿主傳播到新的地區，環境變化讓它們能夠在新家園中繁衍。隨著全球氣候變化，動物，特別是對溫度敏感的昆蟲，可能會入侵溫帶的新地區。雖然這個話題仍然存在爭議，但許多氣候學家和一些流行病學家相信，在區域氣候變化的影響下，登革熱和瘧疾等蚊媒疾病已經在向新的人群中擴散。人類居住和經濟活動模式導致的更為局部的環境變化，將會對傳染病的傳播產生更大的影響。例如，傳播登革熱的蚊子幼蟲在如舊輪胎和家用水箱大小的水體中生長。一般來說，隨著發展中國家人民從農村移居到日益繁榮的城市，他們將面臨更嚴重的污水問題（傳播霍亂和其他水媒疾病），並遇到了新的、不同種類的攜帶疾病的昆蟲。
進化過程
生態學不斷地讓我們面臨新的流行病，但進化讓情況變得更嚴重：即使是我們有所了解的傳染病，正當我們試圖防控它們時，也會發生變化。作為為生存而戰的生物，傳染病並不是偶然逃脫我們的控制的。實際上，這是自然選擇的結果。傳染病在不斷地變化，我們越努力與它對抗，它變化得越快。疾病生物學家經常引用劉易斯•卡羅爾所著《愛麗絲漫遊奇境》中紅桃皇後的話：“你需要盡全力奔跑，才能保持在同一個地方。”
對於每一種疾病的預防策略，傳染病都有相應的進化對策。細菌並非因人類使用抗生素而產生抗藥性：科學家們在從三萬年前的凍土中提取的DNA中，發現了類似於現代基因變體的抗生素抗藥性基因。這並不奇怪，因為人類並沒有發明抗生素。相反，抗生素是在真菌中發現或者產生的，真菌已進化出對抗細菌的策略。然而，抗生素在醫藥和農業中的廣泛使用，使得對一種或多種抗生素產生抗藥性的細菌能夠戰勝對抗生素敏感的細菌。其他生物，如引起瘧疾的原生動物，也對治療藥物產生了抗藥性。當艾滋病患者服用單一藥物而不是應用聯合多種藥物的“雞尾酒”療法時，病毒在短短幾周內就會在體內產生抗藥性。病原體進化出對疫苗和藥物的耐受性，但方式不盡相同。不是抗藥性基因在病原體種群中傳播，而是發生了菌種替換，即以前對疫苗有免疫力的罕見類型占據了整個菌群。
盡管與細菌和病毒相比，蚊子的數量較少，出生率也較低，因此進化速度要慢得多，但蚊子也找到了進化對策來應對我們的疾病控制策略。在發達國家，隨著雷切爾•卡森等人敲響了滴滴涕對野生動物產生有害影響的警鐘，滴滴涕被停用了，但即使在發展中國家，基於滴滴涕的病媒控制策略的效果也是短暫的，因為在大規模噴灑方案開始後的十年內，蚊子就已經進化出對滴滴涕的抗藥性了。
傳染病生物學的每一個方面都在不斷演變，不僅僅是抵抗或規避控制措施的能力。生物學家已經注意到，一種疾病的毒性—對宿主的危害程度，是病原體進化的特徵。通常情況下，毒力溫和的傳染病的病原體會發生突變，使它們的致病力更強。西尼羅河病毒出現於20世紀90年代末，這種病毒發生單一突變後，對烏鴉的致死性顯著增強，但尚未明確這種突變是否也與西尼羅河病毒在人體中的毒力增強有關。
雖然突變是隨機的，但自然選擇的進化卻並非如此：病原體一旦發生突變，其後續生物學行為的成敗取決於生態條件。生物學家保羅•埃瓦爾德率先指出了病原體生態條件的變化，比如從人與人之間的直接傳播轉變為水媒傳播，可能促使傳染病致病力變得更強。全球航空旅行的興起，可能會推動疾病的進化和生態變化：一些生物學家指出，空間上分散的種群之間的混合可能會增強病原體毒性。
展　望
考慮到這些挑戰，消滅傳染病—20世紀的動人之歌—似乎毫無希望，而僅僅依靠保護個體的防控策略似乎站不住腳。看來我們必須學會與傳染病共存，而不是消滅它。然而，我們也必須努力減少傳染病帶來的痛苦。因此，21世紀以來，人們從試圖消滅傳染病的病原體，轉變為試圖了解、預測和管理傳染病在群體層面的傳播。在這種新的理論努力中，主要的工具不是神奇子彈的技術，而是生態學和進化學科。生態學，因為理解生態關係有助於我們理解傳播的周期。進化，因為病原體既會自行進化，也會隨著我們的防控努力而進化。