||
2002年11月16日,一种神秘的疾病像阴影一样在中国南方开始蔓延。病人发着难以控制的高烧,咳嗽不止,肺部功能迅速衰竭,连救治他们的医生护士也接连倒下。人们称它为“非典型肺炎”,但没有人知道它到底是什么,恐慌在无声地蔓延。一场与未知“杀手”的赛跑,就此开始。而最终揭开这个谜团的,是一群中国科学家,他们的故事,充满了曲折、质疑、突破与坚持,堪称一场惊心动魄的科学“破案”。
迷雾重重:“衣原体”的误判
疫情出现后,全世界的科学家都绷紧了神经。在中国,一位重量级的科学家——中国疾病预防控制中心病毒学首席研究员、中国工程院院士洪涛,最早投入到病原寻找中。洪涛院士经验丰富,曾取得过世界领先的研究成果,他利用电子显微镜这种观测微观世界的“利器”,仔细检查了非典去世病人的肺组织标本。
2003年2月18日,一个结论通过官方媒体迅速传遍全国:引起非典型肺炎的病原体“基本可确定为衣原体”。衣原体是一种比细菌小、比病毒大的微生物,可以引起肺炎,但通常病情较轻,用普通的红霉素等抗生素治疗就有效,而且不易造成大规模流行。这个结论一度给公众带来安慰,似乎“非典并不可怕”。
然而,这个结论却让广东一线救治患者的医生们,尤其是钟南山院士,产生了巨大的疑问。他们在临床中看到的情况完全不同:这种肺炎传染性极强,病情凶险,常用的抗生素根本无效。钟南山院士坚决地认为“不可能!”。基于医生的责任感和科学精神,广东的医疗团队并没有按照衣原体感染的方案来治疗病人。
后来洪涛院士反思,这个误判源于电子显微镜观察的局限性,是“一孔之见”。他观察到的衣原体,很可能是重症病人免疫力下降后引发的“继发感染”,而非真正的元凶。这次误判,是中国科学家在这场“破案”中走过的弯路,它深刻地提醒我们,面对全新的敌人,科学探索的过程往往充满艰辛与试错,而一线实践的观察与大胆质疑,是纠正错误、逼近真理的宝贵力量。
关键转向:香港的突破性发现
当内地的研究陷入僵局时,另一支精锐的“科学侦察队”在香港取得了决定性突破。以袁国勇、裴伟士为首的香港大学研究团队,采用了更系统、更现代的研究方法。
但是,在他们破案之前,仍有一个小插曲。香港大学的管轶团队,在广州疫情最严重的时期拿到了大量样本,但由于他们先入为主地认为是禽流感病毒,犯了方向性错误,没有及时发现真正的病原体。
到了3月份,香港的SARS也爆发了,威尔斯亲王医院大量医护人员感染,有了本土的病人标本,袁国勇、裴伟士成功地分离出病毒,通过电镜观察、分子生物学分析,确认这是一种此前未知的冠状病毒,并将其认定为“非典”的病原体。这是一种前所未见的新型冠状病毒——它的表面有许多突起,看起来像一顶“王冠”。
3月下旬,袁国勇团队向世界宣布,他们成功从患者体内分离出一种新型冠状病毒。这比洪涛院士的衣原体结论晚了一个多月,但方向截然不同。
4月19日,团队在权威医学期刊《柳叶刀》上发表了题为《冠状病毒是严重急性呼吸综合征的可能病因》的论文。该研究通过严谨的实验室证据,将疾病与一种新的冠状病毒关联起来,为全球的病原确认、诊断试剂开发和疫情防控指明了方向。
袁国勇和裴伟士两位教授在2003年SARS疫情中的关键作用,主要体现在快速识别病原、锁定传播链、制定防控策略三个方面。正因如此,他们共同获得了2021年“未来科学大奖生命科学奖”。
全球协奏曲:最终确认与病毒命名
香港大学的发现如同一块关键拼图,迅速激活了全球的科学协作网络。世界卫生组织协调了全球多个顶尖实验室,共同破解这个谜题。
2003年3月25日,美国疾病控制与预防中心(CDC)和香港大学微生物系共同宣布,病原体是冠状病毒。随后,德国、加拿大、新加坡以及中国内地的军事医学科学院、中国疾病预防控制中心等机构,都从不同国家的患者样本中,独立分离或检测到了同一种病毒。全球科学家发现,尽管样本来源地不同,但病毒基因序列高度相似,这确认了它们是同一种“凶手”。
2003年4月16日,世界卫生组织在日内瓦正式宣布,经过全球科研人员的通力合作,确认冠状病毒的一个变种是引起严重急性呼吸综合征(即SARS)的病原体,并将其命名为SARS冠状病毒。一场惊动全球的“追凶”案,至此终于尘埃落定。
然而,仅仅分离出病毒还不够,在科学上,要证明它是真正的“凶手”,必须完成一套古老但严谨的“黄金法则”——科赫法则。
众多学术团队对袁国勇团队的发现做了关键验证:他们将样本接种到活的细胞(Vero E6细胞)中进行培养。几天后,细胞出现了明显的病变,这预示着有某种东西在里面繁殖并搞破坏。随后,将从细胞中培养出的纯病毒,注射到健康的食蟹猴体内。结果,猴子出现了和人类患者极其相似的高烧、呼吸急促等严重肺炎症状。随后,他们又能从这些病猴的体内再次分离出同样的病毒。这就完美地满足了科赫法则的核心要求:找到病原、培养病原、用病原复制疾病、再重新找到病原。这套完整的证据链,像铁证一样将这种新型冠状病毒与所谓“非典”牢牢锁定在一起。
追寻源头:“元凶”从哪里来?
找到直接“凶手”后,科学家们并未止步。他们像侦探追问动机一样,开始追问:这种病毒从哪里来?如何传到人类社会的?
很快,线索指向了野生动物。广东、深圳和香港的科学家联合行动,对市场上的动物进行大规模筛查。结果令人震惊:在果子狸等野生动物体内发现的病毒,与人类SARS病毒的基因相似度高达99%以上。果子狸被确认为将病毒传播给人类的直接“桥梁”,即“中间宿主”。这一发现直接推动了中国政府严厉打击野生动物交易、禁食野味的政策,对阻断病毒传播链至关重要。
果子狸是病毒直接传染给人的“罪犯”吗?是的,但它并非最初的“源头”。科学家发现,养殖场和野外的健康果子狸并不携带这种病毒,而且一旦被感染,果子狸自己也会生病。这不符合病毒“自然宿主”的特征——自然宿主能长期携带病毒而不生病,是病毒在自然界的“蓄水池”。
漫漫征程:确认自然宿主
那么,谁才是真正的“自然宿主”?病毒专家们想到了蝙蝠。蝙蝠种类繁多,约占哺乳动物物种数的五分之一,它们特殊的免疫系统能让上百种病毒“和平共处”。上世纪90年代,澳大利亚和东南亚爆发的两次烈性传染病,源头都被追溯到蝙蝠。
中国科学院的石正丽研究员带领团队,接过了这个更艰难的使命——去野外,到蝙蝠洞中寻找答案。从2004年起,他们踏上了长达13年的追踪之路。
想象一下科学家们的工作:他们需要深入荒无人烟的深山,寻找隐蔽的蝙蝠洞。有时要趟过齐腰深的积水,有时要匍匐爬行一两百米。洞中阴暗潮湿,蝙蝠粪便的气味刺鼻,还要提防蚂蟥的叮咬。为了防范蝙蝠可能携带的狂犬病等病毒,每次出发前,他们都得提前注射疫苗。
功夫不负有心人。2005年,石正丽团队在广西等地的菊头蝠体内,首次检测到了与SARS病毒相似的冠状病毒核酸。这一发现发表在了《科学》杂志上,向世界证明了蝙蝠是SARS样冠状病毒的自然宿主。然而,他们找到的病毒与导致人类疫情的SARS病毒在关键的“刺突蛋白”(S蛋白)基因上差异很大。这个基因就像病毒的“钥匙”,必须与人体细胞的“锁”(受体)匹配,才能入侵。钥匙不对,就无法打开感染人类的大门。
最后的拼图:锁定“病毒基因库”
科学探索永无止境。尽管有了重大进展,但“能打开人类细胞之锁的蝙蝠病毒在哪”这个问题,依然没有答案。
研究团队没有放弃。他们把搜索范围扩大到全国,几乎跑遍了有蝙蝠洞的地方。2011年,转机在云南省的一个偏远洞穴里出现了。这里的中华菊头蝠携带的病毒,其S蛋白基因与人类SARS病毒惊人地相似。
这像一道曙光。石正丽团队决定将这个洞穴作为长期监测点,连续5年,坚持在春秋两季前往采样。他们把收集到的蝙蝠粪便和样本带回实验室,在零下80度的冰柜中保存,进行基因测序和病毒分离。
2013年,一个激动人心的成果诞生了:他们成功分离出了第一株可以感染人类细胞的活体蝙蝠SARS样冠状病毒,将其命名为WIV1。这株病毒的“钥匙”(S蛋白)能完美匹配人类的“锁”,证明了蝙蝠病毒完全具备直接感染人类的潜力。
然而,WIV1还不是SARS病毒的“直系祖先”,它们的其他一些基因片段仍有不同。谜团的最后一块拼图,就藏在这个洞穴持续五年的监测数据里。当团队对收集到的15株不同蝙蝠病毒进行全基因组分析时,一个更惊人的真相浮出水面:这15株病毒,包含了构成人类SARS病毒所需的所有基因“零件”。
通过复杂的基因重组分析软件,科学家们清晰地看到,人类SARS病毒的基因组,就像是洞里两株或几株蝙蝠病毒基因“重新拼接组合”后的产物。原来,那个云南的蝙蝠洞,本身就是一个巨大的“SARS病毒天然基因库”。病毒在蝙蝠种群中不断重组、进化,最终,一个偶然的“基因重组套餐”诞生了——这就是后来席卷全球的SARS病毒。
结语:一场跨越13年的科学接力
至此,一条清晰的证据链终于完整闭合:
自然宿主:中国云南的菊头蝠,是SARS病毒的“基因源头库”。
重组进化:病毒在蝙蝠体内不断变异、重组,偶然间诞生了能感染人类的毒株。
中间宿主:这种毒株通过某种途径(可能是蝙蝠污染的环境)传播到野生动物市场的果子狸身上。
人类感染:与携带病毒的果子狸密切接触的人被感染,病毒开始在人群中传播。
这场从2004年到2017年,长达13年的追踪,是中国科学家执着求真精神的完美体现。它告诉我们,认识一种新发传染病,不仅要找到致病的“凶手”,更要追溯它的“出身”和“家族”,唯有如此,才能真正理解它,并为预防下一次疫情做好准备。
石正丽研究员曾说,他们做这些工作,就像是“杞人忧天”,但“如果有一次你的工作能够预防疾病爆发,那就很有意义”。正是这种深谋远虑的科学责任感和不畏艰险的探索精神,驱动着他们完成了这项载入史册的工作。
今天,当我们回望这段历史,不仅要记住SARS带来的教训,更要铭记那些在实验室里日夜奋战、在荒野中跋山涉水的中国科学家们。他们的故事,是一曲用智慧、勇气与坚持谱写的科学赞歌,提醒我们:尊重自然、探索未知、永不止步,是人类面对未来一切挑战最宝贵的财富。
正是这些宝贵的经验与铸就的科学网络,让人类在面对后来一次又一次的新发传染病时,能更有准备,也更有信心。这场二十年前的“破案”故事,至今仍在启示着我们如何以科学为武器,守护人类的健康与未来。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2026-2-4 01:35
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社