事实如此浪漫

如果你不能战胜疾病,驯化它们

虎蚊(白纹伊蚊)从人类皮肤上吸血 Marco Uliana通过Shutterstock报道

F在我们历史的大部分时间里,狼一直是人类的威胁。锐利的牙齿、粗糙的速度和包装协调性使我们面临严重的风险。他们的嚎叫仍然让我们心寒,这是有充分理由的。但是几千年前,一些狼逐渐开始习惯甚至喜欢人类犬属红斑狼疮成为犬属后裔.最终,人类更积极地控制了狼的进化轨迹,将其后代塑造成腊肠、金毛寻回犬和大丹犬。曾经吃过我们祖先的动物的后代现在保护我们不受入侵者的侵害,归还我们的飞盘,并尽职尽责地让我们的孩子像骑马一样骑它们。

一些研究人员开始相信,我们可以使用类似的方法来降低感染疾病的风险。在对病原体进化成有害的原因有了更深入的了解之后,科学家们开始研究如何让病原体变得更温和。

在上个世纪的大部分时间里,流行的教条断言,造成严重伤害的有毒病原体对其宿主适应性较差。根据该理论,所有病原体最终都会进化为良性关系。毕竟,寄生虫杀死宿主有什么好处?同样,卧床不起的宿主也会mes与较少的人接触,限制了传染性有机体的传播。

不幸的是,对于人类来说,这一观点似乎错过了等式的关键部分:“各菌株之间存在着一种利用自己宿主的竞争,”斯坦福大学生态理论研究员朱利奥·德·里奥(Giulio De Leo)说。最新的研究表明,许多病原体并不一定朝着和谐的关系进化,而是采取了一种更自私的方式。如果一个病原体可以通过篡夺更多的资源、更贪婪地复制或破坏更多的宿主细胞来获得优势,它就会朝着毒性进化,即使是以破坏宿主为代价。病原体不是利他;每个菌株都在寻找一个微妙的平衡点,在最大限度地提高其繁殖能力的同时,仍保持最大限度的传播。“这是一个权衡,”De Leo说。

有了这个想法,一些科学家正试图弄清楚如何操纵病原体的环境,使其毒性不是优势。1991年,进化生物学家保罗·艾瓦尔德(Paul Ewald)在秘鲁霍乱爆发期间观察到了这类操纵的最好例子之一,霍乱可能导致威胁生命的人类腹泻。在秘鲁等废水处理较差的地区,霍乱通过污水中的粪便传播。随着这一传播途径的开放,霍乱的最佳策略是尽可能地致命。细菌引起的腹泻越多,传播的机会就越大。

最终,公共卫生工作者清理了秘鲁的供水,导致了疫情的转折点。当细菌不能在水中传播时,它就不再有利于引起更多的腹泻。霍乱传播的唯一途径是通过个人接触,如触摸或打喷嚏,这需要相对健康和流动的宿主。埃瓦尔德和他的团队观察到,幸存下来的霍乱菌株产生的毒素更少,导致的腹泻也更少。通过清理水源,人类影响细菌的进化,使其毒性降低。他们让霍乱表现得更像普通感冒。

“公共卫生干预的历史充满了成功和失败,”Ewald说。“病原体驯化的概念帮助我们理解为什么一些最引人注目的成功会如此成功。”

白喉疫苗就是这样一个成功的例子。所有的疫苗都是通过将免疫系统暴露在病原体的碎片中来起作用的。这使得白细胞能够“学习”入侵者的外貌,这样当真的东西出现时,身体就准备好了。疫苗的问题在于病原体可以改变免疫系统寻找的碎片。白喉疫苗的天才在于它是由细菌产生的毒素制成的。如果病原体想要躲避疫苗,它必须使自身的有害部分发生变异。它就像音乐会上的金属探测器:它不找人,而是找枪。如果一种细菌真的试图在音乐会上走私枪支,那么它就会遇到一队强硬的保安:一群B细胞,在他们的朋友到来之前用抗体将其窒息,融化罪犯的皮肤并消化其内部。

病原体不是利他;每个菌株都在寻找一个微妙的平衡点,在最大限度地提高其繁殖能力的同时,仍保持最大限度的传播。

不依赖人际传播的生物体往往更有害,因为它们不需要宿主健康和移动。疟疾是当今最致命的疾病之一,由一种叫做疟原虫这种病是通过昆虫病媒蚊子传播的。到目前为止,所有根除疟疾的努力都没有成功,这不仅是因为蚊子太多,病原体很容易传播,还因为疟原虫再现性。与细菌和病毒不同,它们在繁殖时几乎完全复制自己,疟原虫寄生虫每一代都会重组它们的基因,让它们的后代有更多的机会围绕抗疟疾药物和潜在疫苗进化。

埃瓦尔德认为,也许在疟疾的案例中,是时候尝试一种不同的方法了。有性生殖所提供的同样的进化灵活性也应该使驯化成为可能疟原虫。防蚊屋将切断蚊子接触任何感染了一种致命的疾病毒株的人的途径,这种毒株足以将蚊子的宿主限制在床上。如果蚊子的食物来源仅限于足够健康的人,可以在户外走动,那么唯一相对无毒的菌株疟原虫可以流通。这个想法是让毒性产生终端宿主。

尽管病原体驯化的概念具有诱人的逻辑,但它尚未在大多数学术界获得主流关注。里德说:“如果我们能尝试进化出较低的毒力,那就太好了。但我要说的是,在许多情况下,我们对毒力进化的理解还不够透彻,无法确信一个简单的策略会产生预期的效果。”。对病原体进化的修补甚至可能适得其反,产生更致命的病原体。

瑞德的保守乐观主义是艾瓦尔德理论普遍观点的典型代表。如果没有大规模的疾病爆发,就很难测试或调查病原体的驯化。在进化水平上测试病原体-宿主动力学是非常复杂和昂贵的。到目前为止,我们所知道的大部分信息都是从研究自然发生的疫情中收集到的,比如在秘鲁发生的疫情。还有一个时间尺度的问题。尽管细菌的世代时间很短,但它们不会在一夜之间进化出根本的新特征。进化需要时间,当我们等待病原体进化得更温和的时候,人们仍然被危险的疾病感染。“通常我们需要担心的是短期问题,而不是有毒菌株的长期进化,”里德说。

到目前为止,人类对抗传染病的策略是使用广谱抗生素实施不分青红皂白的暴力,这些措施越来越无效.我们已经进入了一场与无数对手的军备竞赛,其中一些对手每10分钟就有机会重新创造和改进自己。

也许,在传染病的情况下,暴力不是解决办法。使病原体有足够的灵活性来躲避我们的药物的力量,也使它们有足够的可塑性来塑造我们的意志。从消灭敌人到驯服敌人,这是很困难的,但也是必要的。只要我们在与进化作斗争,狼就会一直在门口。


这个故事的另一个版本出现在波士顿大学新闻服务。

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