02.28 從人類史角度瞭解病菌

從人類史角度瞭解病菌

來源:姜超宏觀債券研究(ID:jiangchao8848)

概要

《槍炮、病菌與鋼鐵:人類社會的命運》是演化生物學家、人類學家賈雷德·戴蒙德的代表作,榮獲過普利策獎,比爾蓋茨、查理芒格先生都曾經推薦過這本書,此書圍繞“為何不同大陸上人類發展速度不同?”這個問題展開,本文將簡要介紹該書主要內容,並就文中提及的病菌進行重點介紹。

人類擴張路線圖

人類大躍進模式。人類歷史與動物歷史分道揚鑣大約發生在700萬年前的非洲,大約400萬年前人類直系祖先已經能直立行走,50萬年前非洲和歐洲人的頭骨與我們現代人的頭骨已經相當接近,成為智人,大約5萬年前人類歷史開始大躍進。大躍進發生模式是從一個區域向全球擴張還是平行演化,多區域向外擴張尚無法確定。但比較明確的擴張路線有包括非洲向外擴張、歐亞大陸向東南亞國家及澳大利亞擴張、歐亞大陸國家向美洲大陸擴張。

人類擴張路線背後的原因是槍炮、病菌和鋼鐵,而擁有槍炮、病菌和鋼鐵的先決條件來自糧食和動物馴化。人類在近萬種可供選擇的植物中馴化出可供食用的糧食作物,進行糧食生產,從野生動物中馴化出可供作戰用的馬,提供人類蛋白質的牛羊豬肉,以及耕種工具水牛等動物,隨著糧食剩餘和儲存,人口聚集,逐步產生技術、文字,槍炮、鋼刀、遠洋船隻,同時馴養動物也把動物攜帶的病毒傳遞給人類,從而形成了人類向未知版圖擴張的基本要素。

動植物馴化:人類文明的起步

糧食生產與人口密度雙向作用。狩獵採集轉變為糧食生產有其必然性,不同部族在史前的不同時期學會了糧食生產。植物馴化分三階段:第一階段:穀物和豆類。第二階段:插枝或播種的果樹和堅果樹。第三階段:嫁接種植果樹。馴化動物種類稀少。只有14種哺乳動物在20世紀前得到馴化 ,其中9種是區域性的,只有5種遍佈全世界而且重要(牛、綿羊、山羊、豬和馬)。馴化動物的野生祖先在地球上的分佈不均勻,歐亞大陸上擁有品種多於其他大陸。

各大陸軸線走向影響馴化動植物傳播。動植物馴化傳播從歐亞大陸的新月沃地向西快速傳播,處於同一緯度,有相近的氣候,地形環境,向東傳播到印度河流域也相對容易,而向中國溫帶地區傳播相對緩慢。而美洲大陸和非洲大陸(撒哈拉沙漠阻隔)由於是南北走向,氣候因素、地形和生態方面的界限,導致動植物馴化傳播速度比歐亞大陸要慢。動植物馴化意味著人口越來越稠密,帶來糧食剩餘,成了定居的、行政上集中統一的、社會等級分明的、經濟上覆雜的、技術上富有革新精神的社會發展的先決條件。

病菌:人類擴張的重要武器

病菌的起源於人類動物馴化,動物身上的病菌跨越屏障傳播到人類。流行病共同的特點:它們從一個受感染的人迅速而高效地傳給近旁健康的人;它們都是“急性”病:在很短時間內,你要麼死掉,要麼康復;康復的人產生了抗體;病毒只在人類中傳播,而且人口密度越大,傳播越迅速。歐亞大陸的病菌在大量消滅世界上其他許多地方的土著民族方面起了關鍵的作用, 這些以前沒有接觸過歐亞大陸病菌的民族的累計死亡率在50%和100%之間。

啟示:第一,人類與病菌的較量過程伴隨著人類發展史;第二,病菌的致病源均來自於動物,找到致病源是解析病毒的關鍵,如果該病毒是新病毒,起初只能依靠患者抵抗力與病毒賽跑,因此增強抵抗力至關重要;第三、根據病毒傳播方式,當病毒在人與人之間傳播時,無非是通過唾液、打噴嚏咳嗽等飛沫、水源傳播,因此戴口罩+勤洗手+潔淨飲用水基本可以防範病毒的傳播,再升級就是主動與其他人隔離。第四、病毒有自限性,已感染人群獲得免疫自愈,或者死亡,病毒要麼消失,要麼長期與人類共存。

1、人類擴張路線圖

《槍炮、病菌與鋼鐵:人類社會的命運》是演化生物學家、人類學家賈雷德·戴蒙德的代表作,榮獲過普利策獎,比爾蓋茨、查理芒格先生都曾經推薦過這本書,這也是高曉松在曉書館推薦的第一本書。本文將簡要介紹該書主要內容,並就文中提及的病菌進行重點介紹。

1.1、人類大躍進模式

《槍炮、病菌與鋼鐵:人類社會的命運》圍繞“為何不同大陸上人類發展速度不同?”這個問題展開,回顧了人類從13000年前上個冰期結束後的發展史:人類初始階段的演化是從非洲進行的,人類是從人猿中演化出來。人類歷史與動物歷史分道揚鑣大約發生在700萬年前的非洲,大約400萬年前人類直系祖先已經能直立行走,大約250萬年前身體開始長高,腦容量開始增大。但直立人也只是在身材方面和現代人接近,他的腦容量幾乎仍然不到我們的一半。50萬年前非洲和歐洲人的頭骨與我們現代人的頭骨已經相當接近,成為智人(此時美洲和澳洲都還沒有出現人類),大約5萬年前人類歷史開始大躍進,這種大躍進的最早的明確跡象是在東非遺址出土的標準石器和第一件保存完好的首飾。

大躍進發生模式是從一個區域向全球擴張還是平行演化,多區域向外擴張尚無法確定。但比較明確的擴張路線有包括非洲向外擴張、歐亞大陸向東南亞國家及澳大利亞擴張、歐亞大陸國家向美洲大陸擴張。

澳大利亞大陸出現人類是水運發展的結果,在人類出現之前澳洲大陸也曾經有過巨型動物,但是自人類出現的過去35000年,卻沒有發現巨型動物的半點蹤跡。20000年前,西伯利亞才有人類,而到12000年前才穿過白令海峽到達阿拉斯加,之後往加拿大和美洲擴張,在人類出現在美洲大陸上之後,美洲大陸上的巨型動物都陸續滅亡了。隨著人類在美洲的定居,各個大陸和陸邊島嶼以及從印度尼西亞到新幾內亞東面的洋中島,凡是可居住的大多數地區都有人類在生活。在過去的700年中,唯一的無人居住、等待歐洲探險者光顧的地區就只剩下大西洋和印度洋中那些最偏遠的島嶼和南極大陸了。

从人类史角度了解病菌

1.2、人類擴張背後的原因

人類擴張路線背後的原因:槍炮、病菌和鋼鐵。而擁有槍炮、病菌和鋼鐵的先決條件來自糧食和動物馴化。正如書中這張圖表示的(圖3),人類在近萬種可供選擇的植物中馴化出可供食用的糧食作物,進行糧食生產,從許多野生動物中馴化出可供作戰用的馬,提供人類蛋白質的牛羊豬肉,以及耕種工具水牛等動物,隨著糧食剩餘和儲存,人口聚集,逐步產生技術、文字,槍炮、鋼刀、遠洋船隻,同時馴養動物也把動物攜帶的病毒傳遞給人類,從而形成了人類向未知版圖擴張的基本要素。

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2、動植物馴化:人類文明的起步

11000年前人類已經逐步開始野生動植物馴化。糧食生產起源於公元前8500年左右,在歐亞大陸的新月沃地的地中海,後來在公元前5500年左右在西南歐的地中海棲息地。大型哺乳動物的馴化在4500年前就結束了,經馴化成功的動物種類有限,主要的5種(綿羊、山羊、牛、豬、馬),次要的區域性的9種(阿拉伯駱駝、中亞駱駝、美洲駝和羊駝、驢、馴鹿、水牛、犛牛、巴釐牛、白肢野牛),其他地區的動植物大多是人口擴張傳播引入。

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2.1、糧食生產與人口密度雙向作用

狩獵採集轉變為糧食生產的必然性:獲得野生食物越來越少(大多數大型哺乳動物在更新世結束時已在南美洲和北美洲滅絕了,還有些在歐亞大陸和非洲滅絕了);獲得可馴化的野生植物的可能性增加了,對植物進行馴化的做法可以獲得較大的好處(更新世結束時新月沃地的氣候變化大大增加了野生穀物的產地面積,從而可以在很短的時間內收穫大量的莊稼。這些野生穀物的收穫就是新月沃地最早的作物——小麥和大麥——馴化的先聲);對野生糧食的收集、加工和貯藏技術獲得大發展(燧石鐮刀、籃子、石臼、杵或磨板、地窖等);人口密度增加與糧食生產之間雙向作用(糧食生產較狩獵採集有更高的每英畝可攝入卡路里數,人口密度也傾向於更高,人口多了有利於糧食生產更好開展,這是一個在正反饋循環中自身催化的過程,這個過程一旦開始,速度就越來越快)。

不同部族在史前的不同時期學會了糧食生產。早期糧食生產發源中心在西南亞,亦稱近東或新月沃地;中國;中美洲(該詞用來指墨西哥的中部和南部以及中美洲的毗連地區);南美洲的安第斯山脈地區,可能還有亞馬孫河流域的毗連地區;以及美國東部 。有些部族,如澳大利亞土著,卻從來沒有學會糧食生產。在那些學會糧食生產的部族中,有些(例如古代的中國人) 是靠自己獨立發展糧食生產的,而另一些(包括古代埃及人) 則是從鄰近部族學會糧食生產的。

从人类史角度了解病菌

早期農民從一些特有的植物中進行選擇,他們選擇所根據的標準,不但有大小和味道這些看得見的品質,而且還有諸如種子傳播機制、發芽抑制和繁殖生物學這些看不見的特點。而植物的自我選擇在馴化過程中起很重要的作用。

植物馴化第一階段:穀物和豆類(提供澱粉和蛋白質)。新月沃地最早的作物,如小麥、大麥和豌豆,大約是在10000年前馴化的,它們都起源於呈現許多優勢的野生祖先。它們已經可以食用,而且在野生狀態下產量很高。它們很容易生長,只要播種或栽植就行了。它們生長迅速,播種後不消幾個月就可收穫了。它們很容易貯藏,大都是自花傳粉,為了轉化為作物,它們的野生祖先很少需要在基因方面產生什麼變化——例如,就小麥來說,只要產生使麥粒不脫落和迅速而均勻的發芽的突變就行了。

植物馴化第二階段:插枝或播種的果樹和堅果樹。作物培育的下一階段包括在公元前4000年左右馴化的最早的果樹和堅果樹,其中有橄欖樹、無花果樹、棗樹、石榴樹和葡萄藤。同穀物和豆科植物相比,它們的缺點是種植後至少要3年才開始結實,而達到盛產期則要等到10年之後。因此,只有那些已完全過上了定居的鄉村生活的人,才有可能種植這些作物。然而,這些早期的果樹和堅果樹仍然是最容易栽種的作物。和後來馴化的樹木不同,它們可以用插枝甚或播種的辦法來直接栽種。插枝還有一個好處:一旦古代農民發現或培育了一棵多產的果樹,他們可以確信,這棵樹的所有後代可以長得和它一模一樣。

植物馴化第三階段:嫁接種植果樹。第三階段涉及一些栽培起來難得多的果樹,包括蘋果、梨、李和櫻桃。這些樹要靠困難的嫁接技術來種植,而這個技術在中國農業開始後很久才發展起來。即使你懂得嫁接的原理,嫁接也仍然是一項困難的工作。不僅如此,這原理本身也只有通過有意識的實驗才能發現。

2.2、馴化動物種類稀少

可供馴化的野生動物相對野生植物品種上要少很多,大量的動物並不符合馴化條件,或因為以下原因:食物生物量轉換為取食者生物量的效率低下、某些動物生長速度緩慢(大象和黑猩猩)、繁殖問題(獵豹)、性情兇險(灰熊)、容易受驚(鹿、羚羊)、群居結構(有些動物獨居生活)。

只有14種哺乳動物在20世紀前得到馴化,在這14種古代哺乳動物中,9種僅對地球上某些有限地區的人來說是重要的牲畜:阿拉伯單峰駱駝、中亞雙峰駱駝、美洲駝/羊駝(源於同一祖先的不同品種)、驢、馴鹿、水牛、犛牛、爪哇野牛和印度野牛。只有5種遍佈全世界而且重要。這5種馴化的主要哺乳動物是牛、綿羊、山羊、豬和馬。

這14種古代大型食草類馴化哺乳動物的野生祖先,在地球上的分佈是不均勻的。這樣的野生祖先在南美只有1種,它產生了美洲駝和羊駝。北美、澳大利亞和非洲撒哈拉沙漠以南地區連1種都沒有。非洲撒哈拉沙漠以南地區沒有本地的馴化哺乳動物,相比之下,這14種古代動物中有13種(包括主要的5種中的全部) 的野生祖先只有歐亞大陸才有。在歐亞大陸的許多地方,這13種中的確有好幾種同時生活在同一地區:例如,野生祖先中有7種出現在西南亞。各大陸之間野生祖先的這種十分不均勻的分佈,成了歐亞大陸人而不是其他大陸的人最後得以擁有槍炮、病菌和鋼鐵的一個重要原因。

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2.3、各大陸軸線走向影響馴化動植物傳播

動植物馴化傳播從歐亞大陸的新月沃地向西快速傳播,處於同一緯度,有相近的氣候,地形環境,向東傳播到印度河流域也相對容易,而由於中亞沙漠,西藏高原和喜馬拉雅山,向中國溫帶地區傳播相對緩慢,直到公元前2000年,西亞的小麥,大麥和馬匹到達中國。而美洲大陸和非洲大陸(撒哈拉沙漠阻隔)由於是南北走向,氣候因素、地形和生態方面的界限,導致動植物馴化傳播速度比東西走向的歐亞大陸要慢。

从人类史角度了解病菌

動植物馴化意味著人類糧食越來越多,人口越來越稠密,帶來糧食剩餘和利用畜力運輸剩餘糧食,成了定居的、行政上集中統一的、社會等級分明的、經濟上覆雜的、技術上富有革新精神的社會的發展的先決條件。因此能否利用馴化的動植物,最終說明了為何帝國、知書識字和鋼鐵武器在歐亞大陸最早發展起來,而在其他大陸發展較晚,或根本沒發展起來。在軍事上使用馬和駱駝以及來自動物的病菌的致命力量,最後就把糧食生產和征服之間的許多重要環節連接起來了。

3、病菌:人類擴張的重要武器

3.1、病菌起源於動物馴化過程

病菌的起源:人類馴化動物過程中傳染。人類在馴化動物的過程中與動物朝夕相處,由此也使得動物身上的病菌得以跨越屏障傳播到人類。例如,麻疹病毒同牛瘟病毒親緣關係最為接近。牛瘟這種可怕的流行病侵襲牛和許多野生的反芻哺乳動物,但不侵襲人。反過來,麻疹也不侵襲牛。麻疹病毒和牛瘟病毒極其相似這一點表明,後者從牛轉移給人,然後通過改變其特性以適應人的情況而演化成麻疹病毒。自從我們對牛馴養以來,我們和牛的這種親密關係已存在了9000年之久——這大量時間足以使牛瘟病毒發現我們就在它的近旁。

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3.2、病菌的演化與傳播

病菌的演化:從數學上把病菌的傳播定義為由每一個原發病人傳染的新的受害者的數目。這個數目的大小取決於每一個受害者能夠傳染給新的受害者的持續時間的長短,以及這種病菌從一個受害者轉移到下一個受害者的效率的高低。

病菌已演化出各種不同的方式,從一個人傳播給另一個人,以及從動物傳播給人。傳播能力強的病菌繁殖的後代也多,結果就會得到自然選擇的偏愛。我們的疾病的許多“症狀”,實際上不過是某種非常聰明的病菌在改變我們的身體或行為以便使我們幫助傳播病菌時所表現出來的一些方式而已。

病菌演化的結果是以我們體內的養料為食,一旦原來的受害者死了或者產生了抵抗力,它們也沒有翅膀可以讓它們飛到一個新的受害者的身體上去。為何病菌會要演化成殺死宿主這種策略?那只是宿主症狀促進病菌高效傳播的一個無心的附帶結果。一個沒有得到治療的霍亂病人,最後可能因為每天拉稀達幾加侖而送命。然而,至少在一段時間裡,只要這病人仍然活著,霍亂菌就會由於大量傳播進下一個受害者的飲用水源而得到好處。倘若每個受害者因而平均感染一個以上的新的受害者,那麼即使第一個宿主碰巧死了,霍亂菌仍然會傳播開去。

从人类史角度了解病菌

從病人考慮,最好的辦法就是殺死病菌,通過發燒來消滅病菌。另一個普遍反應就是把免疫系統動員起來,去對抗病菌,逐步形成抗體,使我們在痊癒後不大可能再次受到感染。有些病菌會演化出新的抗原,使我們的防禦系統甄別不出,新品種的流行性感冒通過不斷的演化或改造,產生了不同的抗原,這就是為什麼雖然你在兩年前得過流感,但在今年另一種流感到來時你仍不能免於感染的緣故。最難抓住的是艾滋病,因為它甚至在一個病人的體內也能演化出新的抗原,從而破壞了這個病人的免疫系統。

對於幾乎任何一種疾病來說,某些人證明比另一些人具有更強的基因抵抗能力。在疾病流行時,那些具有抵抗某種病菌的基因的人,比缺乏這種基因的人更有可能生存下來。因此,在歷史的進程中,在反覆接觸某種病原體的人口中,具有那些抗病基因的個體的人數比例較高——這完全是因為沒有這種基因的不幸的個體不大可能生存下來把他們的基因傳給後代。

流行病有幾個共同的特點:首先,它們從一個受感染的人迅速而高效地傳給近旁健康的人,結果使整個人口在很短時間內受到感染。其次,它們都是“急性”病:在很短時間內,你要麼死掉,要麼完全康復。第三,我們當中的確獲得康復的那些幸運的人產生了抗體,使我們在很長時間內,也可能是一輩子不用擔心這種病會復發。最後,這些病往往只在人類中傳播,而且人口密度越大,傳播越迅速。

歐亞大陸的病菌在大量消滅世界上其他許多地方的土著民族方面起了關鍵的作用,這些民族包括太平洋諸島居民、澳大利亞土著居民、非洲南部的科伊桑民族(霍屯督人和布須曼人) 。這些以前沒有接觸過歐亞大陸病菌的民族的累計死亡率在50%和100%之間。印第安人在病床上死於歐亞大陸的病菌的,要比在戰場上死於歐洲人的槍炮和刀劍下的多得多。美洲印第安人原來的人數在2000萬左右。在哥倫布來到後的一兩個世紀中,印第安人口減少了95%。主要的殺手是舊大陸來的病菌。印第安人以前從來沒有接觸過這些病菌,因此對它們既沒有免疫能力,也沒有遺傳抵抗能力。這些病菌包括天花、麻疹、流行性感冒和斑疹傷寒。緊隨其後的還有白喉、瘧疾、流行性腮腺炎、百日咳、瘟疫、肺結核和黃熱病。1520年,天花隨著一個受到感染的來自西班牙屬地古巴的奴隸到達墨西哥。由此而生的天花流行接著殺死了阿茲特克的近一半人口,包括瓦伊納·卡帕克皇帝。到1618年,墨西哥原來2000萬左右的人口急劇減少到160萬左右。皇位空缺的結果是使瓦伊納·卡帕克的另兩個兒子阿塔瓦爾帕和瓦斯卡爾捲入了一場內戰,正在此時,皮薩羅於1531年率領168個人(有騎兵、槍炮和鋼鐵武器)在秘魯海岸登陸去征服有幾百萬人口的印加帝國,坐收漁人之利,這就是著名的卡哈馬卡的衝突。

3.3、啟示

我們得到幾個啟示:第一,人類與病菌的較量過程伴隨著人類發展史,病菌是人類爆發式增長的制衡機制;第二,病菌的致病源均來自於動物,是人與動物密切接觸後從動物身上傳播到人類,找到致病源是解析病毒的關鍵,如果能把病毒的基因序列全部恢復,然後大數據進行拼接,與病毒數據庫匹配,就大體能找出病毒源頭。如果現有數據庫中沒有該病毒信息,那意味著該病毒是新病毒,起初只能依靠患者抵抗力與病毒賽跑,因此增強抵抗力至關重要;第三、根據病毒傳播方式,當病毒在人與人之間傳播時,無非是通過唾液、打噴嚏咳嗽等飛沫、水源傳播,因此戴口罩+勤洗手+潔淨飲用水基本可以防範病毒的傳播,再升級就是主動與其他人隔離。第四、病毒有自限性,已感染人群獲得免疫自愈,或者死亡,病毒要麼消失,要麼長期與人類共存。因此可以相信今年爆發的新冠病毒傳播在過了高峰期後一段時間也將歸於平靜。

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