追踪致命的世纪病毒「伊波拉」

2015年07月22日 21:22     评论»

来源: 国家地理

刚果民主共和国一座小村落的猎人调整他追踪猎物时所要戴的面具。食用受感染的野生动物是伊波拉病毒传给人类的途径之一。 Photograph by Pete Muller。 Photograph by Pete Muller

2013年12月,西非几内亚一个名叫美良度的小镇上,有个小男孩生病了,当时没有人预料到这是一场可怕流行病的开始,它将在三个国家肆虐,并在全球引发忧虑、恐惧与争论。这名男孩在生病几天之後便死去,没有人知道接下来还会有数千人。他叫做爱弥儿.瓦穆诺,症状很明显,高烧、黑便、呕吐,不过这些也有可能是其他的徵状,包括疟疾。说来令人难过,在的村庄,小孩死於不明高烧与腹泻病是常见的事。不过小男孩的姊姊不久後也死了,接着是他的母亲、祖母、村里的产婆、还有一名护士。疫情从美良度散播到几内亚南部的其他村庄。几乎三个月後,「伊波拉」这个字眼才开始在几内亚与其他国家往来的电子邮件中骇人地闪动。

瓦穆诺死去时,几内亚首都柯那克里的公共卫生官员以及外国的病毒疾病追踪专家都不在美良度。如果他们在场,如果他们知道这是伊波拉病毒疾病爆发的首例,他们或许就可以即时关注到一个重要的未知因素:男孩是怎麽生病的?他做了什麽?摸了什麽?吃了什麽?如果他的体内有伊波拉病毒,那麽病毒是从哪里来的?

伊波拉病毒第一次被公认出现的时间大约在40年前,自那时以来,它最令人不解的现象之一是它会一次消失好几年。 1976年,当时的萨伊(今日的刚果民主共和国)爆发伊波拉疫情,同时间,苏丹南部(今日的南苏丹)也发生与伊波拉关系密切的病毒流行,在这之後所发生的大小伊波拉疫情都是零星散见的。在长达17年的一段期间(1977-1994年),没有任何一桩人类感染伊波拉病毒而死亡的确诊案例。伊波拉并不是低调地潜伏在人群中、顶多引起轻微头痛与流鼻水的含蓄病毒。如果那17年当中它曾在人群中流动,我们一定会知道。

病毒只有在活的生物体内才能长时间存活及繁殖。这表示它需要宿主,它需要以至少一种动物、植物、菌类或微生物的身体为原生环境,占据宿主的细胞机制进行繁殖。有些有害的病毒寄生在人类以外的动物身上,偶尔才会传染给人。科学家称这些病毒所导致的疾病为人畜共通传染病。伊波拉就是人畜共通传染病,而且特别难缠且令人费解,它会让许多受感染的人类在几天内死亡,让其他感染者濒临死亡,然後消失无踪。在每一次爆发之间,它究竟无声无息地躲到哪里去了?

不是在黑猩猩或大猩猩体内;田野研究结果显示,伊波拉也经常会杀死这些动物。伊波拉病毒在人类间爆发时,也曾发生在大约同一时间和区域内,黑猩猩和大猩猩大量死去的情形,而有些屍体在检验後显示带有病毒。人类感染伊波拉的途径之一就是捡拾猿类的屍体为食。所以非洲猿类是伊波拉宿主的可能性极低,因为伊波拉病毒一旦进入它们体内就会猛烈地爆发。病毒一定潜藏在其他地方。

可以让人畜共通病毒长期存活於其体内、而且通常没有症状的生物,称为带病原宿主。猴子是黄热病毒的带病原宿主。狐蝠属的亚洲果蝠是立百病毒的带病原宿主,这种病毒於1998至1999年间在马来西亚爆发时,造成一百多人丧命。在澳洲,果蝠也是亨德拉病毒的宿主,这种病毒会从蝙蝠传染给马,造成致命後果,接着再传到照顾马的人和兽医身上,往往造成他们死亡。病毒从带病原宿主传到另一种生物的过程,称为溢出。

至於伊波拉的带病原宿主是什麽,如果你曾听过答案是果蝠,那麽你听到的是被曲解成事实的假设。尽管某些勇敢的科学家努力不懈,但还未有人追踪到伊波拉病毒在野外的源头。

「这种病毒没有感染人类的??时候在哪里?」卡尔.强森最近这麽问我。强森是声誉卓着的病毒学家,是伊波拉研究的先锋,也是美国疾病控制与预防中心病毒特殊病原体部门的前任主管。 1976年伊波拉在萨伊首次爆发时,他领导了国际应变团队,那是深入未知领域的一次痛苦经验。他也领导了另外一支团队,在美国疾病控制与预防中心的实验室中分离出病毒,证明这是科学界前所未知的病毒,并以萨伊一条并不算大的河流,伊波拉河,为之命名。强森那时就曾好奇这种病毒在野外的藏身处为何。但是每一次伊波拉爆发时,总有人命相关的迫切需求,使得关於病毒生态的调查不仅困难,也不受欢迎。如果你是非洲,当挚爱的人被装在运屍袋里抬走时,你不会想要看到身穿防护衣的外国人,在那边有条不紊地解剖小型哺乳动物。 39年後,尽管我们开始稍微了解伊波拉,强森说,带病原宿主的身份「仍然是个大问号」。

蝙蝠如雨下

2014年4月,几内亚南部的群集死亡案例和伊波拉有关的消息散布开来後,费边.林德兹便带领一组研究人员抵达现场。林德兹是德国疾病生态学家及兽医,任职於柏林的罗伯特.科赫研究所,研究野生生物中致命的人畜共通传染病,并特别关注西非地区。当时他从象牙海岸经陆路抵达几内亚南部,他在象牙海岸的塔伊国家公园工作了15年,研究黑猩猩及其他动物中的疾病爆发。他带着三大车满满的设备与人员,以及两个问题来到几内亚:最近是否发生过黑猩猩或其他野生动物的大量死亡,让渴望肉食的人类可能因为吃了染病的动物屍体而有感染风险?或者,在伊波拉带病原宿主(不管是什麽生物)和第一位人类感染者之间,是否发生了直接传染?当时林德兹对於爱弥儿.瓦穆诺还一无所知。他的团队与官员和当地居民进行访谈,并在两个森林保护区进行了徒步穿越调查,却没有听到任何人提起黑猩猩或其他大型哺乳动物发生异常死亡,也没有找到任何实质证据。他们接着将注意力转移到美良度村,在与当地人交谈後,他们听到一则耐人寻味的故事,内容是关於一棵住满蝙蝠的空心树。

这是那种飞得很快、会使用回声定位,并以为食的小蝙蝠,而不是会在黄昏时威风地飞出来吃水果的大型蝙蝠(它们彷佛夜行性的乌鸦,也让人联想到万圣节时出没的吸血鬼)。当地人叫它们「罗里贝罗」。它们跟老鼠一样小巧,味道很重,摆动的尾巴突出於尾膜??後端。林德兹的团队拿出照片给村民看并听了他们的描述後,确认他们讲的可能是安哥拉犬吻蝠(Mops condylurus)。这些蝙蝠大量栖息在村庄附近一条小径旁的一棵大空心树内。就在几星期前,或许是因为村民要采蜜,这棵树被烧了。村民回忆,从燃烧的树中飞出大量蝙蝠,简直像在「下蝙蝠雨」。死蝙蝠被收集起来,大概装满了五、六个45公斤装的米袋,本来可能会被村民吃下肚,但是政府突然宣布由於伊波拉疫情的缘故,人民不得再吃野生肉类,美良度村民於是将死蝙蝠扔了。

不过村民告诉林德兹的团队,关於那棵空心树还有别的事情。以前,可能包括爱弥儿.瓦穆诺在内的小孩都会在树上玩耍,有时他们还会抓蝙蝠,甚至将蝙蝠串在枝条上烤来吃。

林德兹接着请教了一位同事,这位同事有从环境样本复原DNA的专业经验,他告诉林德兹,树下或许可以找到足够的DNA来监定栖息在树上的蝙蝠物种。 「所以我就开始拿着我的试管和汤匙到处采集土壤,」林德兹告诉我。回到柏林後,DNA定序证实有安哥拉犬吻蝠的存在。所以这种食虫而非吃水果的蝙蝠也被列入伊波拉带病原宿主的可能名单。

搭便车的人

这个长久以来的谜团最早的线索似乎都指向蝙蝠,而这些线索来自马堡病毒引发的疾病爆发,这种病毒与伊波拉同属丝状病毒,恶名昭彰的程度只比伊波拉略逊??一筹。经验丰富的南非病毒学者罗拜尔.史汪尼普指出,伊波拉的历史跟马堡病毒紧密相关。

「这两者环环相扣,」他说,当时我们坐在他位於普里托利亚家中的电脑前,看着他档案中的照片。史汪尼普粗犷的外表下藏着一颗和善的心,他曾於约翰尼斯堡的国立传染病研究所服务,掌管特殊病原体小组达24年,如今虽然退休,他仍忙於研究。

时间回到1967年,距离发现伊波拉还有九年,一批准备做为医学研究之用的乌干达猴抵达西德的法兰克福及马堡,以及南斯拉夫的贝尔格勒,也带来了不明的危险病毒。这些地方的实验室都有人员受到感染,然後他们的一些家人以及医护人员也接续受到感染。在32个确诊案例中,有七个人死去。这个令人毛骨悚然的新病毒呈丝状,长得像一束有毒的细面,被命名为马堡病毒。八年後,一名澳洲学生在搭便车横越罗德西亚(今日的辛巴威)之後,在约翰尼斯堡的医院死於马堡病毒。他的女友也得病,不过後来痊癒了。他们做了几件让他们有可能受到感染的事情,包括睡在牧场的地上、买了一些生的巨羚肉、喂食笼中的猴子。此外他们还参观了钦荷伊洞穴,这是位於罗德西亚北部的一群洞穴与渗穴,跟非洲许多洞穴一样,这里也住着蝙蝠。旅途中,这个搭便车旅行的人被某种虫子或蜘蛛咬了,引起背部一处红肿疼痛。他死後紧接着进行的调查多将焦点摆在虫咬的部分,很少人注意到洞穴。

另外两个早期的马堡病毒疾病案例就让人怀疑到洞穴以及栖息在当中的蝙蝠了。 1980年,一名在肯亚西部艾尔冈山脚附近的糖厂工作的工程师,曾进入基藤洞穴探险,这个深邃的通道深入这??座山的火成岩,大象偶尔会进到这里找盐吃。到洞穴一游显然不是明智之举──这名工程师後来因感染马堡病毒而死於奈洛比的一家医院。 1987年,一名丹麦男童与家人来此度假时爬了这座山,也探索了同一个洞穴,後来也感染上与马堡病毒关系密切的一种病毒而死去(这种病毒如今被称为雷文病毒)。这些事件引起了史汪尼普的注意。 1995年又爆发另一波疫情──这一次是伊波拉,而非马堡,疫情集中在现今的刚果民主共和国的基克威特市。这波人对人的感染链总共造成315人感染,254人死亡,首例是一名在市郊林区种植木薯、制作木炭的男子。史汪尼普的主要任务是寻找带病原宿主,於是他在爆发疫情的生态系中进行搜索。他告诉我:「那个时候我就已经想到蝙蝠了。」

史汪尼普和他在基克威特的工作人员不只从蝙蝠身上抽取血液与组织,也从其他多种动物身上抽取,包括许多昆虫。回到约翰尼斯堡的实验室过滤这些样本时,他却没有发现任何伊波拉存在的证据。所以他采取一种实验性的方法,彻底到几乎称得上疯狂。他在国立传染病研究所生物安全第四级、也是最高级的高防护实验室工作,亲自将造成基克威特疫情的伊波拉活病毒注射到24种植物及19种动物体内,从蜘蛛、马陆到蜥蜴、鸟、老鼠和蝙蝠,接着监控它们的情况。虽然伊波拉在大部分的生物体内都没能存活,但在一只蜘蛛身上侦测到少量病毒──病毒存活了下来,但可能没有繁殖,而在蝙蝠体内,伊波拉病毒则可以存活至少12天。其中一只蝙蝠是果蝠;另外一只是安哥拉犬吻蝠,日後在美良度吸引费边.林德兹注意的正是这种小型食虫蝙蝠。虽然还不足以证明事实,但这证明了一项原理:这些动物有可能是带病原宿主。

海底捞针

基克威特的事件突显了马堡病毒与伊波拉病毒之间一项始终存在的重要差异,那就是马堡病毒疫情的爆发通常是从洞穴与矿坑附近开始,伊波拉病毒疾病则通常是从狩猎与食用动物屍体开始爆发,而这些属於森林活动。这表示两种病毒或许来自两种不同的带病原宿主,又或者,如果宿主都是蝙蝠,则代表病毒来自两种不同的蝙蝠:洞栖型蝙蝠与树栖型蝙蝠。

1998年至2000年间爆发的一连串马堡病毒疫情证实了这个模式,这些疫情集中在刚果民主共和国的一座废弃金矿城镇,名叫杜尔拜。史汪尼普又进行了另一次考察,并发现许多感染链,其中大部分甚至全部都是从在地底下工作的矿工开始的。在露天矿坑工作的矿工保持健康的机率高得多。这让史汪尼普怀疑栖息在洞穴里的埃及果蝠是病毒来源,不过他当时并未发表这个理论。

後来,从2001年晚期开始,一直到2003年,又爆发了一系列各自独立的小规模疫情,这一次还是伊波拉,不是马堡,受害者??是加彭和刚果共和国(都位於刚果民主共和国以西,刚果河的另一边)边境密林地带的村民。大约有300人受到感染;几乎80%丧生。与此同时,同一地区也发现大猩猩、黑猩猩和遁羚(小型森林羚羊)的屍体。每次在人类身上爆发的疫情,似乎都是从一个不幸曾接触过兽屍的人开始,通常是猎人。

「有人类死亡,也有不同的动物死亡,」雅努兹.帕威斯卡这麽说。帕威斯卡接替了史汪尼普,如今是国立传染病研究所特殊病原体小组的主管。 「所以当时我们认为,这是搜寻伊波拉带病原的好时机。」史汪尼普找来了帕威斯卡与其他人,并安排与艾瑞克.里洛伊合作的考察,里洛伊是驻在加彭的法国病毒学家,曾在当地爆发伊波拉疫情时参与应变。前往田野调查以前,史汪尼普与里洛伊先在加彭首都自由市会面。

「我将蝙蝠跟伊波拉与马堡病毒关系的历史详细地跟他说了一番,」史汪尼普对我说。他告诉里洛伊,他的团队在杜尔拜地底下的蝙蝠身上以及其他地方找到了马堡病毒的碎片。史汪尼普带了捕捉鼠类的陷阱、雾网以及其他采集用具前往加彭。他回忆:「虽然我念兹在兹的是蝙蝠,我还是告诉大家我们必须多方采集。」这包括了各式各样的哺乳动物、鸟类、蚊子、蠓和其他昆虫。史汪尼普的团队将三分之一的样本带回南非,三分之一寄到亚特兰大的美国疾病控制与预防中心,剩下的三分之一则留给里洛伊检验。在史汪尼普的实验室和美国疾病控制与预防中心,由於还有许多其他计画在进行,这些样本的处理进度很缓慢,而且没有获得任何呈阳性的伊波拉病毒检验结果。

里洛伊的团队则又回到现场。他们後来到边境做了三次田野调查,捕捉了超过1000只动物并从它们身上取样,其中包括679只蝙蝠,在当时,里洛伊也已经把焦点放在蝙蝠身上了。他们在其中16只分属三种果蝠的蝙蝠身上找到伊波拉病毒的抗体,也就是免疫系统所集结起来的蛋白质。在另外13只果蝠身上,他们侦测到非常短的伊波拉核糖核酸片段。有一点很重要的是,抗体及病毒片段这两种证据,就像是在雪地里发现传说中的雪人脚印一样。可能真有其事,也可能子虚乌有。比较高标准的证据是分离出活病毒──也就是从组织样本培养出具感染性的新鲜伊波拉病毒,那就好像在陷阱里发现被夹住的真正的雪人脚,还连在真正的雪人身上一样。里洛伊的团队并没有成功从样本中培养出活病毒。不过2005年,《自然》期刊仍然刊登了一篇关於这些研究结果的论文,作者是里洛伊,史汪尼普及帕威斯卡也挂名为共同作者,文章标题为〈果蝠作为伊波拉病毒的带病原宿主〉。这篇论文虽然用词谨慎且未下定论,却成为去年大众传媒上那些草率而过度肯定的言论主要的来源,根据这些说法,伊波拉病毒就寄宿在果蝠体内。

可能是这样,也可能不是。那篇论文说的是或许。

「你试着分离出活病毒吗?」我这麽问里洛伊。他是位法国人,现为法兰西维国际医学研究中心主任。 「没错,为了分离病毒,我试过很多很多很多次,」他说,「不过都没成功,因为病毒量非常非常低。」病毒量是生物的固体组织或血液中的病毒数量,而且带病原宿主体内的病毒量通常比受到急性感染的动物或人类低很多。

里洛伊解释,这还只是找到带病原宿主会这麽困难的三个原因之一。除了每只动物身上的病毒量很低之外,第二个原因是,病毒在一个族群里的盛行率可能很低。盛行率是指在一特定时间,呈现阳性反应的个体的百分比,如果这个比率小到100只动物中只有一只,那麽「要侦测并抓到这只受感染的动物,机率就很低。 」如果一种动物就像大海里的一根针,那麽要在一个动物群体中找到一只受感染的个体,就像是在一万个大海里捞一根针。

那搜寻带病原宿主的第三个难题是什麽? 「非常昂贵,」里洛伊说。

「完美假期」

在偏僻的森林地带进行实地考察的花费,使得就连史汪尼普及里洛伊这麽资深的研究人员,也无法对伊波拉的带病原宿主问题进行长期与持续的研究,有的只是在疫情爆发期间或是危机快要结束时,快速组织的一些短期考察。问题是,伊波拉病毒在其宿主族群的盛行率、个别宿主体内的病毒量,以及散播至环境中的病毒数量,可能都会随着季节变化而浮动。错过对的季节,可能就会错过病毒。

为了解决这些难题,林德兹组织了第二次田野考察,这一次的时间点,跟造成爱弥儿.瓦穆诺死亡的那场致命溢出大约是在同一个季节,只不过是一年後,而且地点在邻近的象牙海岸。当地的安哥拉犬吻蝠数量也很多,就栖息在村屋的屋顶下。林德兹想要抓那些蝙蝠并从它们身上取样,以寻找伊波拉存在的证据。摄影师彼特.穆勒和我都参与了这次考察。

林德兹和他的团队,包括一名叫做阿莉安.杜的研究生,将焦点摆在布瓦盖市外的两座村庄,布瓦盖是位於象牙海岸中部的贸易中心。团队在某个黄昏将他们的设备架好,刚好赶上蝙蝠在落日时分倾巢而出。陷阱是用长板子和半透明塑料布急就章做成的圆锥体,用来在蝙蝠从屋顶的洞冒出来时将它们困住,然後让它们像通过漏斗般往下掉进塑胶桶中。神奇的是,这个装置居然奏效了。第一天晚上6点25分,一个陷阱突然有了动静,几十个灰色小躯体沿着塑料布往下滑,再砰的一声落入桶里。下一个阶段时,林德兹与杜穿戴上医用手套、防护口罩、长袍和护目镜,开始处理蝙蝠,为每只蝙蝠秤重、量尺寸,记录它们的性别及大概年纪,将电子晶片植入它们体内,作为日後辨识之用,最重要的是,从蝙蝠细小手臂上的血管抽血。

血液装进小玻璃瓶,接着立刻冷冻在液态氮槽里,最後再运回柏林筛检。这些被抓的蝙蝠中有一些会被杀死并解剖,这样它们的内脏碎片,尤其是病毒经常集中的肝与脾,就会加入珍贵的冷冻样本之中。其他蝙蝠则会被释放。如果其中一只被解剖的蝙蝠的血液样本经过测试发现有抗体或病毒片段,它的器官就会被用来尝试分离出活的伊波拉病毒(这个工作比较危险,费用也较高昂,只在生物安全等级四的实验室进行)。

处理过几只蝙蝠之後,林德兹将工作交给一位高瘦温和、来自象牙海岸的研究生雷翁斯.库瓦迪欧。毕竟,此行除了是一项科学调查,也是一次训练任务,林德兹想要让他的门生获得丰富经验。库瓦迪欧的技术已经很好了,随着他逐渐融入工作节奏,在这个温暖的非洲夜晚参与完成这些辛苦的任务时,我发现他医疗长袍底下的T恤印着某个度假区的标志,上面写着「这是个完美??假期」。对他来说或许是吧,可是并非对所有人都如此。

奇怪的宿主

回到美国後,我访问了更多专家。当我问到为何找出伊波拉病毒带病原宿主很重要时,他们一致表示:因为这项资讯对於预防疫情再度爆发不可或缺。在其他问题上他们的看法则不尽相同。最令人意外的见解来自颜思.库恩,他是一位聪明年轻的病毒学家,任职於美国国立卫生研究院,而他那本厚厚的《丝状病毒》,让他堪称首屈一指的伊波拉史学家。我问他,依你之见,为什麽过了39年,伊波拉的带病原宿主还没被找到?

「那是个很奇怪的宿主。」

「奇怪的宿主,」我重覆一遍,不确定自己是否听对。

「我是这麽想的。」

首先,伊波拉疫情的爆发相对而言并不频繁,将近40年当中只有二十几次,属罕见事件,而且几乎每一次疫情都可以追溯到一个在野外被感染的人类案例,接着是人对人的传染。他说,这表示导致溢出的连串事件一定是「极不寻常且怪异的」。其次,「这麽多年来,这个病毒的基因体出奇地稳定。」它的基因体没有多少改变,也没有怎麽演化,至少在西非的人类感染案例开始攀升到这麽高以前是如此,在那之後,病毒便多了许多突变的机会。而原本??的稳定性或许反映了「某处有瓶颈,」库恩说──这样的限制使得病毒一直保持数量稀少,而且基因多样性很低。一个可能的瓶颈是双宿主系统:宿主之一是蝙蝠之类的哺乳动物,可能只会在被某种昆虫、蜱或其他节肢动物咬到时才会间歇性地被感染,後者或许相对罕见或分布范围有限,是病毒的原始宿主。我们两个都知道,这让人想起1975年那个在罗德西亚搭便车旅行的人,他因为被奇怪的虫子咬到而死於马堡病毒。这也让人想到在史汪尼普的实验室中,那只体内带着伊波拉病毒两星期之久的蜘蛛。

我问他,如果你有一大笔研究经费,唯一的用途就是要找出伊波拉的带病原,你会怎麽做?库恩笑了。

「这样说可能会让我不受欢迎,」他说,「不过我还是会继续研究昆虫和其他节肢动物。」

他没有那一大笔的研究经费,别人也没有。谜团尚未解开,牵涉的代价很高。从象牙海岸带回的样本至今仍未测出病毒的阳性反应。寻找,仍未停止。

关键词: 病毒

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