編者按：聯合國估計，到本世紀末，地球人口可能達到 110 億，比之前預期的要早。作為為期一週的系列報道的一部分，《生命科學》正在探索達到這一人口裡程碑可能對我們星球意味著什麼，從我們養活如此多人口的能力，到我們對地球上其他物種的影響，再到我們登陸其他星球的努力。
2009 年 4 月中旬，從兩名患有流感的加利福尼亞兒童身上採集的樣本抵達亞特蘭大的疾病控制與預防中心，以進行進一步調查；某些流感病毒株似乎不正常。當地診所和流感監測人員檢測到一種具有獨特基因組成的病毒，與任何已知的人類流感病毒都不同。這對科學來說是全新的。
那是2009 年豬流感大流行的開始。世界各國都注意到併為可能爆發的疫情做準備，世界衛生組織向各國衛生部發布了指南，並在幾個月內開發出了疫苗。這種病毒可能最初在墨西哥開始感染人類，隨後蔓延到全球，感染了數百萬人，導致數千人死亡，然後才結束其傳播過程，大流行於 2010 年 8 月結束。
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該病毒是H1N1 病毒（一種流感病毒）的新毒株，它與破壞性的1918 年西班牙流感大流行有關，根據美國衛生與公眾服務部的說法，西班牙流感在全球範圍內造成 3000 萬至 5000 萬人死亡，超過了第一次世界大戰的死亡人數。2009 年新 H1N1 的出現提醒人們，儘管過去幾十年在治療傳染病方面取得了前所未有的進展，但致命大流行的陰影仍然揮之不去。
事實上，每當出現神秘病毒時，無論是 2009 年的豬流感、2002 年的 SARS 冠狀病毒，還是最近的 MERS（中東呼吸綜合徵，一種在阿拉伯半島附近出現並已導致一半患者死亡的病毒性呼吸道疾病），研究人員和衛生當局都會想到同樣的問題：這是否是會引起下一次大流行的病毒？人類能否阻止它？
現在，新的挑戰正在新增到現有的挑戰中：聯合國去年夏天釋出的新報告中的最新人口預測估計，到本世紀中葉，世界人口將達到 96 億，到 2100 年將達到 110 億。
專家表示，龐大的人口數量、他們與動物和生態系統的互動以及國際貿易和旅行的增加，都可能改變人類應對和治療流行病的方式。事實上，上個世紀後半葉人類人口前所未有的增長——從 25 億增長到 60 億——可能已經開始改變傳染病出現的方式。
疾病生態學家和生態健康聯盟主席彼得·達薩克博士說：“大流行風險與人口密度之間存在很強的相關性。我們已經進行了數學計算，並且證明了這一點。”他在 2008 年發表在《自然》雜誌上的一項研究中檢驗了這種聯絡。
達薩克和同事們觀察了 20 世紀中葉以來的當代疫情爆發，發現由人類新病原體引起的新發疾病的發生率隨時間顯著增加，即使在控制了診斷技術和監測的進步之後，這可能只是看起來疾病正在增加。研究發現，1940 年至 2004 年間出現了 300 多種新的傳染病。
其中一些疾病是由跨物種傳播並最終進入人類的病原體引起的——例如，西尼羅病毒、SARS 冠狀病毒和 HIV。另一些疾病是由病原體的新變種引起的，這些變種進化為對抗現有藥物，例如耐藥性結核病和瘧疾。
某些病原體，例如引起萊姆病的細菌，對人類來說並不新鮮，但它們的發生率卻急劇增加，這可能是由於新來的人類對攜帶這些病原體的動物所棲息的環境所做的改變。
鑑於人口持續增長，衛生當局呼籲加強公共衛生組織，併為保護人民的系統提供更多資源。研究人員正在研究更快識別病毒的方法，以便可以在早期開發疫苗，科學家們正在努力瞭解人類與周圍生態系統之間複雜的相互作用，以便他們可以識別新興疾病的熱點地區，並在下一種新興病毒找到人類之前找到它。所有這些努力都是為了找到在人口稠密的星球上預防大流行所需的新創意解決方案。
達薩克說：“你可以非常自信地預測，隨著每年的推移，我們將看到越來越多的疾病出現。這對大多數人來說有點抽象。公平地說，這對科學家來說也是新鮮事物。”
未來的疾病已經在自然界中
當達薩克和他的同事分析新發疾病的特徵時，他們發現它們之間存在一些相似之處。所有已知的新發疾病都與人類人口的突然增長、環境中新的人類活動以及病原體起源地區的野生動物多樣性有關。
研究人員發現，大約三分之二的新疾病是從動物傳播給人類的。
超過 70% 的這些疾病，被稱為人畜共患病，是由起源於野生動物的病原體引起的——例如，引起腦炎的尼帕病毒，最初於 1999 年在馬來西亞霹靂州出現，或者 SARS 冠狀病毒，最初感染了一名農民，都可以追溯到蝙蝠中的病毒。
由於人類通常不與野生動物接觸，因此這些病原體理論上不應對人類構成太大危險。但是，病原體可以透過首先感染人類確實會接觸的其他動物（例如家豬）來跳躍到人類身上。然而，充當這種疾病鏈中間環節的動物必須處於某些重疊的區域，當人口激增將人們推入曾經罕有人跡的荒野地區時，就會發生這種情況。
達薩克說：“每種野生動物都攜帶大量微生物，其中大多數是我們從未了解過的。當你在新的熱帶雨林中修建一條道路，在那裡建立一個養豬場，人們搬進來並接觸到這些病原體時。”
達薩克的研究表明，起源於野生動物並感染人類的病原體的數量也隨著時間的推移而增加。在 20 世紀的最後十年中，此類病原體導致了該時期出現的新發傳染病的一半以上。
未來，隨著人口增長，人類尋找居住和耕種場所並向野生動物棲息或更靠近野生動物的地區擴散，人類與促進新型病毒傳播的野生動物物種的接觸可能會增加。
預測未來
哥倫比亞大學的流行病學家斯蒂芬·莫爾斯在他的職業生涯早期，即 1981 年在美國檢測到首例 HIV/AIDS 病例時。在持續至今的大流行中，據信起源於黑猩猩的 HIV 病毒已感染 6000 萬人，並導致估計 3000 萬人死亡。
莫爾斯研究病原體如何發展出感染人類的能力，他說：“多年來，人們一直沾沾自喜，認為傳染病幾乎已成為歷史。”
那些 HIV 出現之前的年代存在的自滿情緒在很大程度上已不復存在。科學家們不斷尋找可能引起流行病的下一種病原體。科學家們認為構成最大大流行威脅的病毒之一是禽流感，或 H5N1，這是一種在鳥類中傳播並導致它們死亡的流感病毒株。為準備和對抗人類禽流感大流行而投入的資源已轉移並應用於 2009 年的豬流感大流行。
另一個令人擔憂的流感病毒是 H7N9，這是一種禽流感，於 2013 年在中國首次檢測到，已感染了一些接觸過受感染鳥類的人。由於病毒不斷變化，它們也可能發生突變，使其能夠在人與人之間輕鬆傳播。事實上，科學家們最難解決的問題之一不僅是生活在動物體內的病毒如何變得能夠感染人類，而且是什麼使它們能夠人際傳播，莫爾斯說。
對於 H5N1，科學家們已經證明，該病毒只需要四次突變就能夠透過空氣在哺乳動物之間傳播。
莫爾斯說：“對於 H5N1 和 H7N9，我們做了很多擔憂和觀察，因為我們真的不知道該尋找什麼，直到它開始在人群中爆發。到那時，已經太晚了。”
莫爾斯和他的同事正在開展一個名為 PREDICT 的專案，該專案是美國國際開發署執行的新興大流行威脅計劃的一部分，旨在幫助預測下一個重大疾病威脅。
莫爾斯在烏干達（PREDICT 計劃的重點國家之一）致電《生命科學》時說：“我們的想法是看看我們能多早識別出可能很嚴重的潛在感染，例如下一次 SARS，科學家們在那裡監測野生動物和與野生動物接觸的人，以發現新型病原體。”
他說：“我們正在努力更多地瞭解這些感染的生態學，以及野生動物物種攜帶的哪些病原體可能與人類接觸。”
科學家們發現，與其他地區相比，某些地區更可能出現新病毒。熱帶非洲、拉丁美洲和亞洲是疾病出現的熱點地區，它們的高度生物多樣性以及人類與環境之間日益增加的互動可能正在幫助病毒跳躍到人類身上。從那裡，它們可以到達地球上的任何地方。
流行病可能會增長更快，成本更高
如今，旅行者只需幾個小時的飛行即可到達過去需要幾個月才能透過陸地或海洋到達的地方。這對人類來說是一個福音，對他們攜帶的微生物也是如此。生病的旅行者可以在旅行時將病原體引入新的人群，並在他們到達目的地時，甚至在他們意識到自己生病之前。
達薩克說：“我們將看到人與人之間的聯絡增加，因此疾病更有可能在亞馬遜的偏遠地區出現，並實際進入我們的全球旅行網路，影響倫敦、莫斯科和德里的人們。”
2002 年在中國爆發的 SARS 疫情描繪了一幅病毒進入旅行網路後的景象：這種病毒在短短幾周內迅速在全球範圍內傳播，感染了 8000 多人，導致約 800 人死亡，之後透過限制不必要的旅行和隔離受影響者而被控制住。
旅行病毒還可能造成經濟損失，甚至超過與疾病治療和控制相關的成本。SARS 透過削減國際旅行 50% 到 70%，並影響多個行業的企業，造成了數十億美元的損失。世界銀行和中國政府的估計顯示，中國 GDP 的增長在一個季度下降了 2 個百分點，年度增長下降了 0.5 個百分點。
人類是否準備好迎接未來？
世界人口從人口稀少的農村地區向人口稠密的城市遷移也可能影響病原體的傳播。根據聯合國的估計，到 2050 年，發達國家 85% 的人口和發展中國家 54% 的人口預計將離開農村地區前往城市。
從全球疾病防治的角度來看，城市化可能會產生一些積極影響。更好的通訊系統可以幫助在疫情爆發時傳播早期預警和其他關鍵資訊。此外，與偏遠的農村地區相比，城市環境中可以建立更好的疾病監測系統。
然而，人口密集的城市可能需要更強大的公共衛生部門來保護他們。
疾病預防控制中心公共衛生準備辦公室主任阿里·S·汗博士說，擁擠城市中的人們通常更容易受到傳染病的侵襲，尤其是在颶風和洪水等自然災害面前，這些災害會帶來特殊的公共衛生問題。
汗說：“我們將需要一個強大的公共衛生系統來應對人口增長、城市化、人口老齡化以及旅行增加、人類與動物之間增加的互動，這些互動會產生新的疾病。”
但他表示，相反，“我們掏空了公共衛生，我認為這對我們國家和全球社群的健康安全構成了巨大威脅。”
美國公共衛生部門正遭受州和聯邦層面的預算削減。汗說，疾控中心支援疾病識別和緊急行動的 10 億美元計劃現在以 6 億美元的資金執行，並且在現場減少了 45,700 名公共衛生工作者，他們充當該機構的眼睛和耳朵。
然而，汗說，訊息並非全是悲觀的。“很明顯，隨著我們將人們集中在城市中，創造力會增加。因此，我樂觀地認為，這種增強的創造力將帶來新穎的解決方案，這將幫助我們比以往任何時候都更好地識別疾病、預防和追蹤疾病，”他告訴《生命科學》。
汗說，如今已經出現了一些進步的跡象，他注意到疾控中心、世衛組織和其他公共衛生組織對最近出現的新型病毒（如 MERS）的快速反應，以及這些機構與公眾的溝通加強。
汗說：“因此，想想所有這些偉大的工作，我們透過檢視社交媒體來嘗試瞭解社群中何時出現疾病，並且我們使用社交媒體以前所未有的方式與人們溝通。”
汗說，在開發可以在一個人開始出現症狀之前快速檢測感染的新型診斷方法，以及對病原體的遺傳物質進行測序以瞭解它是什麼以及它是如何運作的方面，也取得了進展。
汗說，在縮短疫苗生產所需時間方面也取得了“巨大進步”。在世衛組織宣佈 2009 年豬流感大流行約兩個月後，疫苗已經研製成功，並且正在大量生產。
汗說：“我們應該期望看到進步不斷加速，但這並非理所當然。我認為現在的人們有一種虛假的安全感，我認為部分原因是公共衛生正在發揮作用，”但如果公共衛生資源持續減少而不是加強，這種情況只能持續這麼長時間，他說。
汗說：“我們已經從我們的社群根除和消除了某些疾病，但老實說，大多數疾病都不會被消除。大多數疾病都會長期存在。”
電子郵箱：Bahar Gholipour 或在 Twitter 上關注她：@alterwired。原文刊登於 LiveScience.com。
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