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新冠疫情（COVID-19）是全人类共同的灾难。不幸的是，在此期间，科学与反科学之争，犹如新冠疫情一样失控，科学认知的声音被嘈杂的噪音淹没了。关于疫情起源、扩散与防控， 争议尤其严重。

 

在这篇文章中，作者从演化生物学与生态学的视角，对新冠疫情中的三个重要问题进行回顾和解析。

 

撰文 | 吴仲义 文海军

 

责编 | 汤佩兰 陈晓雪

 

1 起源：第一个疫区不等于起源地

 

谈病毒起源，我们必须把起源地（PL0，place 0）跟第一个疫区（PL1， place 1）分开来看。PL1是指第一个报道有疫情的地方，此次新冠的PL1是武汉，应该没什么争议。PL0则是指病毒首次成功侵袭人群的地方。目前没人知道 PL0在哪里。

 

PL0一般不是PL1。例如，全球首例艾滋病毒感染案例于1981年6月在美国确诊之后，至今已在全球范围内广泛传播，但其最早可能在约100年前起源于刚果。再如，2013年寨卡病毒在法属波利尼西亚引发大型疫情，这次疫情扩散到太平洋其他国家和地区。迄今为止，共有86个国家和地区报告出现了寨卡病毒感染证据。但其起源地则为乌干达，最早在1947年乌干达的猴子中发现，并于1952年在乌干达和坦桑尼亚联合共和国的人类中确认 [1]。

 

将PL1和PL0画等号是假定病毒只须要一个突变，这个单一突变一下就把在PL0变成了PL1。然而，像新冠这样高效的病毒，不可能一个突变就完成了从动物宿主侵犯到人群的过程。

 

譬如2003 年的非典肺炎（SARS），从动物宿主到人就是一步一步缓慢进化的过程。单是一个S蛋白（Spike protein，进入人体细胞的关键识别蛋白）就需要5个基因位点的改变。整个过程可能需要好几年，甚至数十年。我们现在知道新冠病毒在2020年也仍在一步一步的变化， 每一小步都是进化的环节，可以说整个过程是渐进的。

 

《科学通报》一篇关于大流行起源和早期演变的文章，提出了一个数学模型来解释病毒的逐步演化（Ruan et al. 2020a）[2]。该模型假定PL0 是一个边远的乡下或是自然保护区 [2]。在PL0，野生动物多，人口稀少， 而人兽接触相对频繁。在此条件下，病毒一步步提高感染率，而宿主（野生动物与人）也逐步产生群体免疫。三方长期拉锯战，你来我往。经历这个过程，病毒感染率提升得很高，但是PL0 的宿主有免疫力, 所以病毒也没多大优势。相比之下， PL0外面的人群没有群体免疫。一旦外人到 PL0 被感染，回去之后，病毒很容易一触即发地扩散。

 

这意味着，任何人口密集的城镇，居民到PL0 附近旅游、采购、探险，都可能成为PL1。

 

新冠疫情像是森林的山火。火够大了，早晚有个市镇要遭殃。Ruan et al. (2020a) 只是第一个 SARS-CoV-2 演化的模型。以后的模型，建立在新的数据上，结论可能相同，也可能不同。但是，目前坊间相传的病毒起源很多基于猜测，缺乏科学规律。

 

2 扩散：国家之间的疫情扩散仅需要少数（5-10个）感染者入境

 

病毒从PL0 传播到 PL1，无声无息。疫情在PL1之后才明朗化，因此疫情控制的关键是由第一个疫区到其它新疫区的扩散（总称为PL2）。理论上，三五个病毒携带者可以引发一个地区的疫情。但是在真实的世界，疫情也有可能需要多达1000 个病毒携带者才点燃的起来。

 

所以核心问题是：“不同国家的疫情到底是多少个境外输入病例引起的？”

 

Ruan et al.《国家科学评论》（NSR）的论文以群体遗传 “奠基者” 理论提供了一个测算 [3]。“奠基者” 指的是一小群个体逐步成长为一个大的群体。通过分析新冠病毒散播早期的两个基因型S型与L型，（北京大学陆剑团队在 NSR 三月刊发表的结果 [4]），Ruan et al.发现S跟L型在不同国家的分布存在很大差异（表一）。S型在日本与韩国所占比例分别是4.0% 和58.8%；在意大利与西班牙所占比例分别是 0% 与46.4%；在美国的东西海岸分别是3.2% 与64.7%。如果这些国家的疫情都是 1000 个入境病例引起的，S型所占比例在国与国之间的差异应该小于3%。如果是100 病例引起的，差异应该小于9%[3]。

表一 S型新冠病毒在不同国家或地区的比例

 

把奠基者理论用于各国S与L型病毒感染的实际数据，得到的结论是 “大部分国家的疫情是5-10个携带病毒的入境者引起的”。也就是说，疫情扩散，一个航班有一个无症状感染者也许就够了。因此疫情散播，一旦第一个疫区出现，若仅仅靠海关入境或出境的限制是挡不住的。

 

3 防控：“内部管制” 防疫成效取决于力度大小，时间是次要的因素

 

防疫措施分为 “入境管制” 与 “内部管制”。入境管制如果有一点漏网之鱼，基本上就没效了。因此入境管制只有在内部管制达到清零时才有作用（见图一）。确实许多国家做了 “入境管制”，成效不彰。一个常见的说法是预警时间太晚——若第一个疫区预警时间提早，许多人认为成效会好很多。但如图一显示，第一个疫区预警时间提早，其它措施不变，新疫区的疫情严重性还是一样的，只是滞后了一点。

 

北京大学陈松蹊团队的研究发现，国与国之间，疫情防控效率与疫情起始时间没有关系。换句话说，防控的效率取决于防控措施的力度，预警时间仅仅改变了疫情开始的早晚 [5]。

图一 在三种不同防疫策略下（入境，内部和两者）感染病例数目【N(t)】 的变化。 上下图代表早期预警 （第0天）与 晚期预警 （第12 天）

 

基于以上分析，我们得出三个结论：

 

● 武汉是第一疫情区， 但不会是起源地。

 

● 国家之间的疫情传播是由极少数感染者引起的。

 

● 全球防控，必须每一个地区都能执行严格的 “内部管制”（也就是globally-local）。

 

4 如何面对未来的全球传染病？

 

病毒引起的大规模疫情在20世纪和21 世纪渐趋频繁。1918 流感是100 年前。SARS与 COVID-19 仅仅有17年之别。下一次大流行应该不需100 年。

 

那么，我们在新冠疫情里学到了什么？

 

第一，抑制新冠这类大规模疫情的最佳办法。是全球每一个国家都必须把 “内部管制” 做实，入境管制不是防控的起头，是用来收尾的。更重要的，任何地区内部管制不善，对于全球疫情都会造成威胁。

 

第二，疫情的防控与治疗是科学问题。新冠病毒疫情如此严重主要是非科学的措施占了主导地位。人类发展了科学认知与科学方法，如果下次疫情来了，科学不能主导政策，历史还会再重复。

 

作者简介

 

吴仲义，“中研院”院士。芝加哥大学生态与进化系教授 （1991 – 2018），系主任（1998-2008），2008-2014 任中科院北京基因组所所长，2014以来在中山大学开展进化的研究。文海军，中山大学副教授。

 

参考资料

 

[1]https://www.who.int/zh/news-room/fact-sheets/detail/zika-virus

 

[2]Ruan Y, Wen H, He X, et al. A theoretical exploration of the origin and early evolution of a pandemic? Science Bulletin, 2020a, in press

 

[3]Ruan Y, Luo Z, Tang X, et al. On the founder effect in covid-19 outbreaks – how many infected travelers may have started them all? National Science Review, 2020b, nwaa246

 

[4]Tang X, Wu C, Li X, et al. On the origin and continuing evolution of sars-cov-2. National Science Review, 2020, 1012-1023

 

[5]Gu J, Yan H, Huang Y, et al. Comparing containment measures among nations by epidemiological effects of covid-19. National Science Review, 2020, nwaa243