从人类史角度了解病菌

从人类史角度了解病菌

（作者：海通固收姜珮珊 周霞）

概要

《枪炮、病菌与钢铁：人类社会的命运》是演化生物学家、人类学家贾雷德·戴蒙德的代表作，荣获过普利策奖，比尔盖茨、查理芒格先生都曾经推荐过这本书，此书围绕“为何不同大陆上人类发展速度不同？”这个问题展开，本文将简要介绍该书主要内容，并就文中提及的病菌进行重点介绍。

人类扩张路线图

人类大跃进模式。人类历史与动物历史分道扬镳大约发生在700万年前的非洲，大约400万年前人类直系祖先已经能直立行走，50万年前非洲和欧洲人的头骨与我们现代人的头骨已经相当接近，成为智人，大约5万年前人类历史开始大跃进。大跃进发生模式是从一个区域向全球扩张还是平行演化，多区域向外扩张尚无法确定。但比较明确的扩张路线有包括非洲向外扩张、欧亚大陆向东南亚国家及澳大利亚扩张、欧亚大陆国家向美洲大陆扩张。

人类扩张路线背后的原因是枪炮、病菌和钢铁，而拥有枪炮、病菌和钢铁的先决条件来自粮食和动物驯化。人类在近万种可供选择的植物中驯化出可供食用的粮食作物，进行粮食生产，从野生动物中驯化出可供作战用的马，提供人类蛋白质的牛羊猪肉，以及耕种工具水牛等动物，随着粮食剩余和储存，人口聚集，逐步产生技术、文字，枪炮、钢刀、远洋船只，同时驯养动物也把动物携带的病毒传递给人类，从而形成了人类向未知版图扩张的基本要素。

动植物驯化：人类文明的起步

粮食生产与人口密度双向作用。狩猎采集转变为粮食生产有其必然性，不同部族在史前的不同时期学会了粮食生产。植物驯化分三阶段：第一阶段：谷物和豆类。第二阶段：插枝或播种的果树和坚果树。第三阶段：嫁接种植果树。驯化动物种类稀少。只有14种哺乳动物在20世纪前得到驯化 ，其中9种是区域性的，只有5种遍布全世界而且重要（牛、绵羊、山羊、猪和马）。驯化动物的野生祖先在地球上的分布不均匀，欧亚大陆上拥有品种多于其他大陆。

各大陆轴线走向影响驯化动植物传播。动植物驯化传播从欧亚大陆的新月沃地向西快速传播，处于同一纬度，有相近的气候，地形环境，向东传播到印度河流域也相对容易，而向中国温带地区传播相对缓慢。而美洲大陆和非洲大陆（撒哈拉沙漠阻隔）由于是南北走向，气候因素、地形和生态方面的界限，导致动植物驯化传播速度比欧亚大陆要慢。动植物驯化意味着人口越来越稠密，带来粮食剩余，成了定居的、行政上集中统一的、社会等级分明的、经济上复杂的、技术上富有革新精神的社会发展的先决条件。

病菌：人类扩张的重要武器

病菌的起源于人类动物驯化，动物身上的病菌跨越屏障传播到人类。流行病共同的特点：它们从一个受感染的人迅速而高效地传给近旁健康的人；它们都是“急性”病：在很短时间内，你要么死掉，要么康复；康复的人产生了抗体；病毒只在人类中传播，而且人口密度越大，传播越迅速。欧亚大陆的病菌在大量消灭世界上其他许多地方的土著民族方面起了关键的作用， 这些以前没有接触过欧亚大陆病菌的民族的累计死亡率在50%和100%之间。

启示：第一，人类与病菌的较量过程伴随着人类发展史；第二，病菌的致病源均来自于动物，找到致病源是解析病毒的关键，如果该病毒是新病毒，起初只能依靠患者抵抗力与病毒赛跑，因此增强抵抗力至关重要；第三、根据病毒传播方式，当病毒在人与人之间传播时，无非是通过唾液、打喷嚏咳嗽等飞沫、水源传播，因此戴口罩+勤洗手+洁净饮用水基本可以防范病毒的传播，再升级就是主动与其他人隔离。第四、病毒有自限性，已感染人群获得免疫自愈，或者死亡，病毒要么消失，要么长期与人类共存。

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1.  人类扩张路线图

《枪炮、病菌与钢铁：人类社会的命运》是演化生物学家、人类学家贾雷德·戴蒙德的代表作，荣获过普利策奖，比尔盖茨、查理芒格先生都曾经推荐过这本书，这也是高晓松在晓书馆推荐的第一本书。本文将简要介绍该书主要内容，并就文中提及的病菌进行重点介绍。

1.1 人类大跃进模式

《枪炮、病菌与钢铁：人类社会的命运》围绕“为何不同大陆上人类发展速度不同？”这个问题展开，回顾了人类从13000年前上个冰期结束后的发展史：人类初始阶段的演化是从非洲进行的，人类是从人猿中演化出来。人类历史与动物历史分道扬镳大约发生在700万年前的非洲，大约400万年前人类直系祖先已经能直立行走，大约250万年前身体开始长高，脑容量开始增大。但直立人也只是在身材方面和现代人接近，他的脑容量几乎仍然不到我们的一半。50万年前非洲和欧洲人的头骨与我们现代人的头骨已经相当接近，成为智人（此时美洲和澳洲都还没有出现人类），大约5万年前人类历史开始大跃进，这种大跃进的最早的明确迹象是在东非遗址出土的标准石器和第一件保存完好的首饰。

大跃进发生模式是从一个区域向全球扩张还是平行演化，多区域向外扩张尚无法确定。但比较明确的扩张路线有包括非洲向外扩张、欧亚大陆向东南亚国家及澳大利亚扩张、欧亚大陆国家向美洲大陆扩张。

澳大利亚大陆出现人类是水运发展的结果，在人类出现之前澳洲大陆也曾经有过巨型动物，但是自人类出现的过去35000年，却没有发现巨型动物的半点踪迹。20000年前，西伯利亚才有人类，而到12000年前才穿过白令海峡到达阿拉斯加，之后往加拿大和美洲扩张，在人类出现在美洲大陆上之后，美洲大陆上的巨型动物都陆续灭亡了。随着人类在美洲的定居，各个大陆和陆边岛屿以及从印度尼西亚到新几内亚东面的洋中岛，凡是可居住的大多数地区都有人类在生活。在过去的700年中，唯一的无人居住、等待欧洲探险者光顾的地区就只剩下大西洋和印度洋中那些最偏远的岛屿和南极大陆了。

1.2 人类扩张背后的原因

人类扩张路线背后的原因：枪炮、病菌和钢铁。而拥有枪炮、病菌和钢铁的先决条件来自粮食和动物驯化。正如书中这张图表示的（图3），人类在近万种可供选择的植物中驯化出可供食用的粮食作物，进行粮食生产，从许多野生动物中驯化出可供作战用的马，提供人类蛋白质的牛羊猪肉，以及耕种工具水牛等动物，随着粮食剩余和储存，人口聚集，逐步产生技术、文字，枪炮、钢刀、远洋船只，同时驯养动物也把动物携带的病毒传递给人类，从而形成了人类向未知版图扩张的基本要素。

2. 动植物驯化：人类文明的起步

11000年前人类已经逐步开始野生动植物驯化。粮食生产起源于公元前8500年左右，在欧亚大陆的新月沃地的地中海，后来在公元前5500年左右在西南欧的地中海栖息地。大型哺乳动物的驯化在4500年前就结束了，经驯化成功的动物种类有限，主要的5种（绵羊、山羊、牛、猪、马），次要的区域性的9种（阿拉伯骆驼、中亚骆驼、美洲驼和羊驼、驴、驯鹿、水牛、牦牛、巴厘牛、白肢野牛），其他地区的动植物大多是人口扩张传播引入。

2.1 粮食生产与人口密度双向作用

狩猎采集转变为粮食生产的必然性：获得野生食物越来越少（大多数大型哺乳动物在更新世结束时已在南美洲和北美洲灭绝了，还有些在欧亚大陆和非洲灭绝了）；获得可驯化的野生植物的可能性增加了，对植物进行驯化的做法可以获得较大的好处（更新世结束时新月沃地的气候变化大大增加了野生谷物的产地面积，从而可以在很短的时间内收获大量的庄稼。这些野生谷物的收获就是新月沃地最早的作物——小麦和大麦——驯化的先声）；对野生粮食的收集、加工和贮藏技术获得大发展（燧石镰刀、篮子、石臼、杵或磨板、地窖等）；人口密度增加与粮食生产之间双向作用（粮食生产较狩猎采集有更高的每英亩可摄入卡路里数，人口密度也倾向于更高，人口多了有利于粮食生产更好开展，这是一个在正反馈循环中自身催化的过程，这个过程一旦开始，速度就越来越快）。

不同部族在史前的不同时期学会了粮食生产。早期粮食生产发源中心在西南亚，亦称近东或新月沃地；中国；中美洲（该词用来指墨西哥的中部和南部以及中美洲的毗连地区）；南美洲的安第斯山脉地区，可能还有亚马孙河流域的毗连地区；以及美国东部 。有些部族，如澳大利亚土著，却从来没有学会粮食生产。在那些学会粮食生产的部族中，有些（例如古代的中国人） 是靠自己独立发展粮食生产的，而另一些（包括古代埃及人） 则是从邻近部族学会粮食生产的。

早期农民从一些特有的植物中进行选择，他们选择所根据的标准，不但有大小和味道这些看得见的品质，而且还有诸如种子传播机制、发芽抑制和繁殖生物学这些看不见的特点。而植物的自我选择在驯化过程中起很重要的作用。

植物驯化第一阶段：谷物和豆类（提供淀粉和蛋白质）。新月沃地最早的作物，如小麦、大麦和豌豆，大约是在10000年前驯化的，它们都起源于呈现许多优势的野生祖先。它们已经可以食用，而且在野生状态下产量很高。它们很容易生长，只要播种或栽植就行了。它们生长迅速，播种后不消几个月就可收获了。它们很容易贮藏，大都是自花传粉，为了转化为作物，它们的野生祖先很少需要在基因方面产生什么变化——例如，就小麦来说，只要产生使麦粒不脱落和迅速而均匀的发芽的突变就行了。

植物驯化第二阶段：插枝或播种的果树和坚果树。作物培育的下一阶段包括在公元前4000年左右驯化的最早的果树和坚果树，其中有橄榄树、无花果树、枣树、石榴树和葡萄藤。同谷物和豆科植物相比，它们的缺点是种植后至少要3年才开始结实，而达到盛产期则要等到10年之后。因此，只有那些已完全过上了定居的乡村生活的人，才有可能种植这些作物。然而，这些早期的果树和坚果树仍然是最容易栽种的作物。和后来驯化的树木不同，它们可以用插枝甚或播种的办法来直接栽种。插枝还有一个好处：一旦古代农民发现或培育了一棵多产的果树，他们可以确信，这棵树的所有后代可以长得和它一模一样。

植物驯化第三阶段：嫁接种植果树。第三阶段涉及一些栽培起来难得多的果树，包括苹果、梨、李和樱桃。这些树要靠困难的嫁接技术来种植，而这个技术在中国农业开始后很久才发展起来。即使你懂得嫁接的原理，嫁接也仍然是一项困难的工作。不仅如此，这原理本身也只有通过有意识的实验才能发现。

2.2 驯化动物种类稀少

可供驯化的野生动物相对野生植物品种上要少很多，大量的动物并不符合驯化条件，或因为以下原因：食物生物量转换为取食者生物量的效率低下、某些动物生长速度缓慢（大象和黑猩猩）、繁殖问题（猎豹）、性情凶险（灰熊）、容易受惊（鹿、羚羊）、群居结构（有些动物独居生活）。

只有14种哺乳动物在20世纪前得到驯化，在这14种古代哺乳动物中，9种仅对地球上某些有限地区的人来说是重要的牲畜：阿拉伯单峰骆驼、中亚双峰骆驼、美洲驼/羊驼（源于同一祖先的不同品种）、驴、驯鹿、水牛、牦牛、爪哇野牛和印度野牛。只有5种遍布全世界而且重要。这5种驯化的主要哺乳动物是牛、绵羊、山羊、猪和马。

这14种古代大型食草类驯化哺乳动物的野生祖先，在地球上的分布是不均匀的。这样的野生祖先在南美只有1种，它产生了美洲驼和羊驼。北美、澳大利亚和非洲撒哈拉沙漠以南地区连1种都没有。非洲撒哈拉沙漠以南地区没有本地的驯化哺乳动物，相比之下，这14种古代动物中有13种（包括主要的5种中的全部） 的野生祖先只有欧亚大陆才有。在欧亚大陆的许多地方，这13种中的确有好几种同时生活在同一地区：例如，野生祖先中有7种出现在西南亚。各大陆之间野生祖先的这种十分不均匀的分布，成了欧亚大陆人而不是其他大陆的人最后得以拥有枪炮、病菌和钢铁的一个重要原因。

2.3各大陆轴线走向影响驯化动植物传播

动植物驯化传播从欧亚大陆的新月沃地向西快速传播，处于同一纬度，有相近的气候，地形环境，向东传播到印度河流域也相对容易，而由于中亚沙漠，西藏高原和喜马拉雅山，向中国温带地区传播相对缓慢，直到公元前2000年，西亚的小麦，大麦和马匹到达中国。而美洲大陆和非洲大陆（撒哈拉沙漠阻隔）由于是南北走向，气候因素、地形和生态方面的界限，导致动植物驯化传播速度比东西走向的欧亚大陆要慢。

动植物驯化意味着人类粮食越来越多，人口越来越稠密，带来粮食剩余和利用畜力运输剩余粮食，成了定居的、行政上集中统一的、社会等级分明的、经济上复杂的、技术上富有革新精神的社会的发展的先决条件。因此能否利用驯化的动植物，最终说明了为何帝国、知书识字和钢铁武器在欧亚大陆最早发展起来，而在其他大陆发展较晚，或根本没发展起来。在军事上使用马和骆驼以及来自动物的病菌的致命力量，最后就把粮食生产和征服之间的许多重要环节连接起来了。

3.  病菌：人类扩张的重要武器

3.1 病菌起源于动物驯化过程

病菌的起源：人类驯化动物过程中传染。人类在驯化动物的过程中与动物朝夕相处，由此也使得动物身上的病菌得以跨越屏障传播到人类。例如，麻疹病毒同牛瘟病毒亲缘关系最为接近。牛瘟这种可怕的流行病侵袭牛和许多野生的反刍哺乳动物，但不侵袭人。反过来，麻疹也不侵袭牛。麻疹病毒和牛瘟病毒极其相似这一点表明，后者从牛转移给人，然后通过改变其特性以适应人的情况而演化成麻疹病毒。自从我们对牛驯养以来，我们和牛的这种亲密关系已存在了9000年之久——这大量时间足以使牛瘟病毒发现我们就在它的近旁。

3.2 病菌的演化与传播

病菌的演化：从数学上把病菌的传播定义为由每一个原发病人传染的新的受害者的数目。这个数目的大小取决于每一个受害者能够传染给新的受害者的持续时间的长短，以及这种病菌从一个受害者转移到下一个受害者的效率的高低。

病菌已演化出各种不同的方式，从一个人传播给另一个人，以及从动物传播给人。传播能力强的病菌繁殖的后代也多，结果就会得到自然选择的偏爱。我们的疾病的许多“症状”，实际上不过是某种非常聪明的病菌在改变我们的身体或行为以便使我们帮助传播病菌时所表现出来的一些方式而已。

病菌演化的结果是以我们体内的养料为食，一旦原来的受害者死了或者产生了抵抗力，它们也没有翅膀可以让它们飞到一个新的受害者的身体上去。为何病菌会要演化成杀死宿主这种策略？那只是宿主症状促进病菌高效传播的一个无心的附带结果。一个没有得到治疗的霍乱病人，最后可能因为每天拉稀达几加仑而送命。然而，至少在一段时间里，只要这病人仍然活着，霍乱菌就会由于大量传播进下一个受害者的饮用水源而得到好处。倘若每个受害者因而平均感染一个以上的新的受害者，那么即使第一个宿主碰巧死了，霍乱菌仍然会传播开去。

从病人考虑，最好的办法就是杀死病菌，通过发烧来消灭病菌。另一个普遍反应就是把免疫系统动员起来，去对抗病菌，逐步形成抗体，使我们在痊愈后不大可能再次受到感染。有些病菌会演化出新的抗原，使我们的防御系统甄别不出，新品种的流行性感冒通过不断的演化或改造，产生了不同的抗原，这就是为什么虽然你在两年前得过流感，但在今年另一种流感到来时你仍不能免于感染的缘故。最难抓住的是艾滋病，因为它甚至在一个病人的体内也能演化出新的抗原，从而破坏了这个病人的免疫系统。

对于几乎任何一种疾病来说，某些人证明比另一些人具有更强的基因抵抗能力。在疾病流行时，那些具有抵抗某种病菌的基因的人，比缺乏这种基因的人更有可能生存下来。因此，在历史的进程中，在反复接触某种病原体的人口中，具有那些抗病基因的个体的人数比例较高——这完全是因为没有这种基因的不幸的个体不大可能生存下来把他们的基因传给后代。

流行病有几个共同的特点：首先，它们从一个受感染的人迅速而高效地传给近旁健康的人，结果使整个人口在很短时间内受到感染。其次，它们都是“急性”病：在很短时间内，你要么死掉，要么完全康复。第三，我们当中的确获得康复的那些幸运的人产生了抗体，使我们在很长时间内，也可能是一辈子不用担心这种病会复发。最后，这些病往往只在人类中传播，而且人口密度越大，传播越迅速。

欧亚大陆的病菌在大量消灭世界上其他许多地方的土著民族方面起了关键的作用，这些民族包括太平洋诸岛居民、澳大利亚土著居民、非洲南部的科伊桑民族（霍屯督人和布须曼人） 。这些以前没有接触过欧亚大陆病菌的民族的累计死亡率在50%和100%之间。印第安人在病床上死于欧亚大陆的病菌的，要比在战场上死于欧洲人的枪炮和刀剑下的多得多。美洲印第安人原来的人数在2000万左右。在哥伦布来到后的一两个世纪中，印第安人口减少了95%。主要的杀手是旧大陆来的病菌。印第安人以前从来没有接触过这些病菌，因此对它们既没有免疫能力，也没有遗传抵抗能力。这些病菌包括天花、麻疹、流行性感冒和斑疹伤寒。紧随其后的还有白喉、疟疾、流行性腮腺炎、百日咳、瘟疫、肺结核和黄热病。1520年，天花随着一个受到感染的来自西班牙属地古巴的奴隶到达墨西哥。由此而生的天花流行接着杀死了阿兹特克的近一半人口，包括瓦伊纳·卡帕克皇帝。到1618年，墨西哥原来2000万左右的人口急剧减少到160万左右。皇位空缺的结果是使瓦伊纳·卡帕克的另两个儿子阿塔瓦尔帕和瓦斯卡尔卷入了一场内战，正在此时，皮萨罗于1531年率领168个人（有骑兵、枪炮和钢铁武器）在秘鲁海岸登陆去征服有几百万人口的印加帝国，坐收渔人之利，这就是著名的卡哈马卡的冲突。

3.3启示

我们得到几个启示：第一，人类与病菌的较量过程伴随着人类发展史，病菌是人类爆发式增长的制衡机制；第二，病菌的致病源均来自于动物，是人与动物密切接触后从动物身上传播到人类，找到致病源是解析病毒的关键，如果能把病毒的基因序列全部恢复，然后大数据进行拼接，与病毒数据库匹配，就大体能找出病毒源头。如果现有数据库中没有该病毒信息，那意味着该病毒是新病毒，起初只能依靠患者抵抗力与病毒赛跑，因此增强抵抗力至关重要；第三、根据病毒传播方式，当病毒在人与人之间传播时，无非是通过唾液、打喷嚏咳嗽等飞沫、水源传播，因此戴口罩+勤洗手+洁净饮用水基本可以防范病毒的传播，再升级就是主动与其他人隔离。第四、病毒有自限性，已感染人群获得免疫自愈，或者死亡，病毒要么消失，要么长期与人类共存。因此可以相信今年爆发的新冠病毒传播在过了高峰期后一段时间也将归于平静。