传染病日历 The calendar of epidemics来源 | https://www.sciencemag.org/news/2020/03/why-do-dozens-diseases-wax-and-wane-seasons-and-will-covid-19 (原图可显示详细数据)
造成传染病季节性流行的因素很多,最简单直观的是借助昆虫传播的疾病。例如,非洲昏睡病(African sleeping sickness)、基孔肯亚热(chikungunya)、登革热(dengue)、河盲症(river blindness)均是在雨季蚊虫繁盛的时候流行。
然而,对于其他的传染病来说,可能根本找不到周期,更别提弄清楚原因了。宾夕法尼亚大学的退休病毒学家Neal Nathanson说:「最不可思议的是,在同一地点的同一环境下,每个月你总能找到一种病毒会流行」。这意味著人类活动——比如学生返校、冬季居家不外出——不是造成传染病流行的根本原因。这是因为,绝大多数病毒都是在儿童之间传染,如果传染的季节性完全是被人的行为影响的,那么绝大多数传染病应该是在同样的月份流行。
Nathanson怀疑,比起人类活动,病毒在人体外的存活能力是一个更为重要的因素。有些病毒不仅有衣壳(capsid)包裹著遗传物质,外面还有一层脂质构成的包膜(envelope)。包膜能促进病毒与宿主细胞的交互,帮助病毒躲避免疫系统的攻击。然而,包膜也会给病毒带来缺陷:有包膜的病毒更脆弱,在高温、干旱的夏季更加难以存活。
2018年Scientific Reports上的一篇报道支持了Nathanson的假说。在近7年间采集的36000份病人的呼吸道样本中,英国爱丁堡大学的病毒学家Sandeep Ramalingam采集了9种病毒,有些有包膜,有些没有。经分析,Ramalingam发现,其中有包膜的病毒具有相当确定的季节性。
与流感病毒一样,呼吸道合胞病毒和人类偏肺病毒(human metapneumovirus)都有包膜,都在冬季流行,一年中的出现时间都不超过4个月。而引发普通感冒的鼻病毒(rhinovirus)则没有包膜,当然,也不青睐冬季——呼吸道样本显示,鼻病毒在一年中84.7%的日子里都活跃著,而且每当学生寒暑假结束返校的时候,就会流行开来。引起普通感冒的另一种常见病毒,腺病毒(adenoviruses),也没有包膜,也是一年中活跃的时间超过半年。
Ramalingam的小组还研究了病毒量和每日天气变化的关系。当24小时内相对湿度变化不超过25%时,流感病毒和呼吸道合胞病毒量最大;而当湿度急剧变化时,脂质包膜会变得更加脆弱,病毒量减少。
气候地球物理学家Jeffrey Shaman则认为,真正重要的是绝对湿度而非相对湿度。前者指的是单位体积空气中的水蒸气总含量,后者指的是空气湿度接近饱和的程度。他与哈佛大学流行病学家Marc Lipsitch的合作研究指出,比起相对湿度和温度,绝对湿度下降可以更清楚地解释美国大陆的流感季为何在冬季——冬季的绝对湿度下降更厉害,因为冷空气中包含的水蒸气更少。
新冠病毒也有包膜,它会不会也在湿度上升的春夏季变得更为脆弱呢?不幸的是, SARS冠状病毒和MERS冠状病毒没有给我们留下任何线索。2002年底,SARS猛烈暴发,随后在第二年夏季销声匿迹。而MERS从骆驼传染到人类,只在医院有小规模暴发,但从未像新冠病毒病这样广泛传播。这两种病毒的传播时间短、传播范围小,都不足以显现出季节性周期。
相反,四种能引发普通感冒的人冠状病毒则更能说明问题。爱丁堡大学分子生物学家Kate Templeton调查总结了2006-2009年间共11611份呼吸道样本,发现其中有三种能引起典型的冬季流行病,而夏季几乎检测不到它们的存在。这三种冠状病毒的行为表现与流感非常相似。
但这并不意味著新冠病毒亦是如此。新加坡现有超过4万例的确诊病例(三月份时仅有不到200例);美国现在西南部各州,尤其是亚利桑那州,新冠疫情严重。这些都显示,新冠病毒无疑可以在温暖潮湿的环境中传播。目前有两个相反的结论:其一,纵观中国大陆传的疫情,覆盖了19个省市自治区,从寒冷干燥到炎热的地区,新冠病毒的传播性并未减弱。其二,全球仅在温度为5℃到11℃,相对湿度为47%到79%的地区内,新冠病毒才能稳定传播[2]。这两项研究结论是自相矛盾的。