傳染病日曆 The calendar of epidemics來源 | https://www.sciencemag.org/news/2020/03/why-do-dozens-diseases-wax-and-wane-seasons-and-will-covid-19 (原圖可顯示詳細數據)
造成傳染病季節性流行的因素很多,最簡單直觀的是藉助昆蟲傳播的疾病。例如,非洲昏睡病(African sleeping sickness)、基孔肯亞熱(chikungunya)、登革熱(dengue)、河盲症(river blindness)均是在雨季蚊蟲繁盛的時候流行。
然而,對於其他的傳染病來說,可能根本找不到周期,更別提弄清楚原因了。賓夕法尼亞大學的退休病毒學家Neal Nathanson說:「最不可思議的是,在同一地點的同一環境下,每個月你總能找到一種病毒會流行」。這意味著人類活動——比如學生返校、冬季居家不外出——不是造成傳染病流行的根本原因。這是因為,絕大多數病毒都是在兒童之間傳染,如果傳染的季節性完全是被人的行為影響的,那麼絕大多數傳染病應該是在同樣的月份流行。
Nathanson懷疑,比起人類活動,病毒在人體外的存活能力是一個更為重要的因素。有些病毒不僅有衣殼(capsid)包裹著遺傳物質,外面還有一層脂質構成的包膜(envelope)。包膜能促進病毒與宿主細胞的交互,幫助病毒躲避免疫系統的攻擊。然而,包膜也會給病毒帶來缺陷:有包膜的病毒更脆弱,在高溫、乾旱的夏季更加難以存活。
2018年Scientific Reports上的一篇報道支持了Nathanson的假說。在近7年間採集的36000份病人的呼吸道樣本中,英國愛丁堡大學的病毒學家Sandeep Ramalingam採集了9種病毒,有些有包膜,有些沒有。經分析,Ramalingam發現,其中有包膜的病毒具有相當確定的季節性。
與流感病毒一樣,呼吸道合胞病毒和人類偏肺病毒(human metapneumovirus)都有包膜,都在冬季流行,一年中的出現時間都不超過4個月。而引發普通感冒的鼻病毒(rhinovirus)則沒有包膜,當然,也不青睞冬季——呼吸道樣本顯示,鼻病毒在一年中84.7%的日子裡都活躍著,而且每當學生寒暑假結束返校的時候,就會流行開來。引起普通感冒的另一種常見病毒,腺病毒(adenoviruses),也沒有包膜,也是一年中活躍的時間超過半年。
Ramalingam的小組還研究了病毒量和每日天氣變化的關係。當24小時內相對濕度變化不超過25%時,流感病毒和呼吸道合胞病毒量最大;而當濕度急劇變化時,脂質包膜會變得更加脆弱,病毒量減少。
氣候地球物理學家Jeffrey Shaman則認為,真正重要的是絕對濕度而非相對濕度。前者指的是單位體積空氣中的水蒸氣總含量,後者指的是空氣濕度接近飽和的程度。他與哈佛大學流行病學家Marc Lipsitch的合作研究指出,比起相對濕度和溫度,絕對濕度下降可以更清楚地解釋美國大陸的流感季為何在冬季——冬季的絕對濕度下降更厲害,因為冷空氣中包含的水蒸氣更少。
新冠病毒也有包膜,它會不會也在濕度上升的春夏季變得更為脆弱呢?不幸的是, SARS冠狀病毒和MERS冠狀病毒沒有給我們留下任何線索。2002年底,SARS猛烈暴發,隨後在第二年夏季銷聲匿跡。而MERS從駱駝傳染到人類,只在醫院有小規模暴發,但從未像新冠病毒病這樣廣泛傳播。這兩種病毒的傳播時間短、傳播範圍小,都不足以顯現出季節性周期。
相反,四種能引發普通感冒的人冠狀病毒則更能說明問題。愛丁堡大學分子生物學家Kate Templeton調查總結了2006-2009年間共11611份呼吸道樣本,發現其中有三種能引起典型的冬季流行病,而夏季幾乎檢測不到它們的存在。這三種冠狀病毒的行為表現與流感非常相似。
但這並不意味著新冠病毒亦是如此。新加坡現有超過4萬例的確診病例(三月份時僅有不到200例);美國現在西南部各州,尤其是亞利桑那州,新冠疫情嚴重。這些都顯示,新冠病毒無疑可以在溫暖潮濕的環境中傳播。目前有兩個相反的結論:其一,縱觀中國大陸傳的疫情,覆蓋了19個省市自治區,從寒冷乾燥到炎熱的地區,新冠病毒的傳播性並未減弱。其二,全球僅在溫度為5℃到11℃,相對濕度為47%到79%的地區內,新冠病毒才能穩定傳播[2]。這兩項研究結論是自相矛盾的。