新型冠状病毒的来源及其防控「珞珈齐天」科普知识讲座

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2020-02-16 16:48:21 11797阅读

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天若有情，武汉必胜

文/珞珈齐天

一江雄峙两仙山，

龟踞蛇盘武汉关。

拔剑钟馗魔鬼灭，

春风必渡白沙滩。

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新型冠状病毒的来源及其防控

作者：珞珈齐天

子乃布衣，有心杀敌。手无牛刀，何以缚鸡。闲言少讲，书归正传。本人毕业于武汉大学微生物专业，在国内外长期从实病毒学的教学和科研工作，直到72岁退休，算是不辱使命，小有成绩吧，离著名专家教授远矣。

目前，新冠病毒（nCoV）肆虐武汉，席卷全国，作为一名退休教授我心急如焚。困守荆州，隔离于夫人家中。有心杀贼，无力回天；有心建议，何如见领导？山穷水尽，只能眼望青天。

留心网络，发现不少有关nCoV来源的报道。有一种网络倾向，说是nCoV是某个敌对国家造出的人工病毒，意在毁灭我中华民族，或者是国内某研究所与敌对国家合作造出的人工病毒，不小心让病毒逃逸出实验室。对此，有人不能自圆其说，有人拿不出证据，全凭主观臆断；有人不加思维，跟着别人瞎起哄；还有少数人造谣生事，唯恐天下不乱。

然而，言论自由嘛，只要不怀恶意，说就说吧。反正我持保留意见，甚至于不能同意。

本文的主要内容包括：病毒不死，生命长存；nCoV不是人工改造的，是其亲本病毒SARS在蝙蝠体内、按照无神经低等生物的一种所谓的“合目的性”理认，经突变或重组自然进化而来。nCoV通过蝙蝠转播某个中间宿主动物，再转给人类，或者直接转给人类。nCoV通过空气传播是造成此次疫情的主要途径。对环境进行彻底消毒应该引起足够的重视。

写文章不能没有科学根据，我的根据如下。

一、病毒不死，生命永存

本人忝列教授，从事分子病毒学的教学科研数十年，从未教过学生“病毒死不死”的问题。这是一个小问题，上不了教科书，可是要用实验证明，却是一个大实验，基本上无法做到。我们要测量空气中、土壤中的细菌很容易，只要用平板、培养基、显微镜、分光光度计就可以了。要测病毒的存在很难办到。所以不少大小专家们说，病毒在自然界只能存活1天，有的说2-3天，有的说4-5天，到底几天？都是无根据的胡说，请问，有谁作过实验？有谁进行过病毒计数？谁能拿出实验依据？

那么，病毒在自然界能活几天？我的观点是，在没有人为干预下，自然界里是“病毒不死，生命永存”的。这个观点是我在本科生期间，我的导师著名病毒学家高尚荫院士给我们上病毒学时讲的，至今记忆犹新。高尚荫先生说，病毒是介于生命和非生命之间的一种最最小的特殊生物，在自然界，病毒不死，它好像是非生物，却保留了生命潜能，若说它是死物，可一当进入细胞，就能复活，所以病毒又是生物。

几十年来，我没有做过病毒计数实验，因为不值得作，也很难作。我的根据是什么？除上述理论根据外，还有下面的无可辩驳的病毒学事实，请看：

1，病毒不得病

病毒可以感染一切生物（人、动物、昆虫、植物、细菌），但却没有一种生物可以感染病毒，病毒不会得病而死亡。

2，烟草花叶病毒数十年不死

美国加州大学著名教授史坦利（Stanley）1935年结晶了烟草花叶病毒（TMV），开创了分子病毒学新纪元，获得1946年诺贝尔奖。为了纪念他，加州大学在他的实验室摆了个大花瓶，里面保存着史坦利的TMV病毒。直到现在，这个TMV还没有死，还有生命潜能。下面介绍史坦利的贡献。

3，病毒可以像无机化合物那样结晶

物质结晶是一个无机化合物概念，是很多无机化合物存在的一种形式，大家都知道，白糖是白粉，冰糖是晶体，这就是蔗糖的结晶。所以一般论为，只有无生命的无机物质才能结晶。

图1显示的是几种无机化合物的结晶体，左上是硫酸铜的结晶体，一水合硫酸四水合铜([Cu(H2O)4]SO4·H2O，五水合硫酸铜)，为蓝色固体。右上为白糖（C6H12O6）的结晶体。下图为食盐（NaCl）结晶体

史坦利作了一个惊天动地的大事。他证明了某些病毒有化学结晶型和生命活动型的两种形式。

图2，1935年Stanley的烟草花叶病毒结晶体的电镜照片

1935年,斯坦利(Stanley)发现烟草花叶病毒的侵染性能被胃蛋白酶破坏,在此现象的启示下,他磨了上吨重的感染病的烟叶,企图提纯病毒。在极高的病毒浓度下，他意想不到的得到了在电子显微镜下呈针状结晶的物质，在健康烟叶上磨擦能引起烟草得同样的花叶病。结果充分说明，生命物质（病毒）可以结晶，并把自己的生命保存在无生命的结晶里。

TMV结晶蛋白分子量高达几百万。其侵染性依赖于蛋白质的完整性，侵染性本身就展示了病毒的一种生命特征，被认为是病毒蛋白质的一种特性。

病毒结晶的本质就是蛋白质的结晶。到了上世纪六十年代，生物学出现了一新学科“蛋白质晶体学”。本来，蛋白质是无生命的生物化学分子，一当蛋白质与核酸在一起组成病毒时，蛋白质就成了有生命的病毒分子的一部分。现在，进行蛋白质结晶已经不是什么难事了。

图3，血红蛋白分子和肌红蛋白分子的结晶体

Stanley 的研究论文于1953年发表在Science杂志上，由于他对生物科学的巨大贡献，他被授予1946年诺贝尔奖。

Stanley是世界上填平有生命的病毒和无生命的晶体之间横沟的第一人，他是阐明病毒是介于生命和无生命之间的一种特殊生物，病毒既是生物，又是非生物，又可称之为分子生物，因为病毒的组成就是一个核蛋白大分子。因此，Stanley也是分子病毒学的创始人，他把生物学引领到了分子生物学时代。

获得TMV结晶之后的将近20年时间里，许多其他病毒也相继被结晶出来。1955年，Scaffer和Schwerdt结晶了脊髓灰质炎病毒，它是第一个被结晶出来的动物病毒。

4，流感病毒不死

1918年的西班牙流感病毒（ H1N1）大流行，传遍欧亚美洲，历经11个月，造成全球约5000万人死亡。1977年，由H1N1亚型流感病毒株引起了“俄罗斯流感”大流行。2009年在墨西哥和美国又发现H1N1流感病毒，死亡人数为18449人。

从这些惊心动魄的事实不难看出，病毒没有死，它们完好的保存在自然界中。毒株也有变异，由最初的HINI突变成H2N2或H3N2，但1918年的原始流感毒株H1N1，到老不死，直到2009年再次出现，在自然界里存活了91年。

5，植物病毒不死

病毒感染引起水稻的立枯病、黄萎病，烟草花叶病。年年发病，是谁在田里散布病毒了？没有。俄国科学家伊万洛夫斯基第一个发现了烟草花叶病毒（TMV），他发现上一年的病毒落在土壤中，由于农事操作，病毒粒子落在烟叶上造成感染。水稻病毒也是如此。那么，这些植物病毒在土壤里至少存活一年或以上。

6，昆虫病毒不死

铃虫多角体病毒HzNPV也是如此，我曾带研究生到棉田作实验，年年都能发现感染病毒死亡的棉铃虫。

7，病毒是世界上最最小的生物

病毒是世界上最小最小的生物，其大小以纳米（nm）计，一般为几十个nm，比细菌小几十几百倍，比一粒灰尘小很多很多。由于病毒太小太小，在没有人为外力下，很难自然死亡。好比砸碎一个鸡蛋，轻而易举，杀死一只蚂蚁，只要两个指头一碾即可，要杀死一个病毒，谈何容易。

8，病毒是世界上最最简单的生物

除病毒以外，各种生物都是细胞生物，而病毒是无细胞生物，它的身体简单到只有蛋白质和核酸两种物质，蛋白质组成病毒的外壳，把病毒核酸包裹在里面。就像一个鸡蛋、一粒种子一样，鸡蛋和种子都是有生命的，在合适的条件下，鸡蛋种子不死，它们保留了生命潜能。除非人为地用消毒剂喷洒，使病毒蛋白变性，病毒有可能死亡，也没有任何生物使病毒蛋白腐烂。

9，冰山上的来客

4年前俄国和美国科学家在西伯利亚冻土层的一次探险中，于暴露地表发现了一种体型比普通病毒要大许多的远古病毒。根据病毒的遗传物质测得，这种病毒在冰雪里不死，寿命至少超过1万年。这种巨型病毒最长可以达到0.001毫米，在显微镜下很容易观察。科学家利用寄主细胞，培养这种病毒，竟然发现寄主细胞被侵染，这足以证明，似乎“死了”的病毒，依然具有生物活性，能够复活。

够了，以上9点充分说明了我的观点：在没有人为干预下“病毒不死，生命永存”。

一、新冠病毒的来源

1，人造病毒的不可行性

nCoV属于有包膜（+）链RNA病毒，全基因组2.9万个核苷酸，少部分区域可以编码病毒蛋白，称为开放阅读框（ORF）。nCoV和其他冠状病毒一样，在其RNA 5’端有5个ORF，编码5个蛋白，即E（包膜蛋白），M(跨膜蛋白)，S（刺突感染性蛋白），N（衣壳蛋白），14（？）。nCoV的包膜蛋白与SARS和MES2的同源性不到75%，它们都以蝙蝠为天然属主。

图4，冠状病毒结构

如果某国敢与我国开战，不可能采取人造病毒的策略。因为：

1），病毒S蛋白S-2区长248个氨基酸，假设S蛋白全长500氨基酸，相当1500个核苷酸。要对其功能域一个一个地人工改造，操作十分复杂。包括设计引物，选择载体，构建重组质粒，进行基因工程操作，如果只是定点取代4个氨基酸，是如何知道只改造4个氨基酸？如何准确定位这12个核苷酸？如何保证准确无误？又能保证三维结构、感染模型的正确，而不对病毒的特征特性有丝毫影响。如此繁琐，不组织大兵团作战，很难成功。如果位点选错，将前功尽弃。

2），通过动物实验确证，侥幸成功了，如果病毒丢失了某些特性，又是再一次的前功尽弃。

3），这个人造病毒的感染力增加，毒力却下降。请问，如果是为了消灭我中华民族，用原始SARS或者流感病毒岂不更好，干吗要花大价、费大力，合成一个毒力下降的人工病毒？

4），中国已经有了成功扑灭SARS病毒的经验，还怕你再派一个毒力更低的小兄弟吗？

5)，进行病毒战、基因战，就是走日本侵略者的老路，不怕受到世界人民的遣责、受到国际法庭的审判吗？

6), 即使人造病毒成功了，如何携带？如何传送？如何撒布？隔洋隔海，困难重重，就不怕自害其身吗？

7)，如果某国敢冒天下之大不韪与我国开战。老是说，他们现在的国力、军事势力恐怕都在我之上。他们要打，有的是办法，还用得着搞一个劳民伤财、费力不讨好的人工病毒吗？！

8），有人指责，甚至质问我国某研究所的某研究员与美国合作，5年前就已研制成功这种人造病毒，如果此信息属真，也不是完全的人工制造，而是人们有目的性的利用蝙蝠体内SARS病毒的自然突变的结果。据说，美国政府是制止这一项危险性研究的。美国政府不可能到中国来撒布病毒。有人散布这个病毒是某研究员或其实验室有意或无意泄露、或实验动物逃逸而带来的恶果。没有证据，至少到现在这是不负责任的无稽之谈。

2，新型冠状病毒从何而来

冠状病毒有4个属，即α,ß,δ,γ.其中ß属包括SARS，MERS-2和nCoV病毒，均以蝙蝠为天然宿主。它们如亲兄弟，居住在蝙蝠体内，但nCoV与它两个哥哥的核苷酸同源性并不太高，大约80%左右。而从这次感染病人提取的核酸发现，所有病人的核酸基本是一致的，同源性占97%以上。结果说明了两点：

第一，新冠病毒还是一个刚出茅庐的“小伙子”，还是第一次感染人类，就显示了它那不凡的感染能力。

第二，nCoV究竟从何而来，目前学者们否定了SARS病毒是它的直接祖先。可怜的新冠病毒，难道你像孙悟空那样是从石头缝里炸出来的吗？

图5，左图是漫画，表示病毒S-蛋白是专用于打开受体细胞ACE2大门的钥匙。右图可看出，病毒的生命物质单链RNA居于病毒颗粒的最中心。

1），低等生物的“合目的性”

世界上有神经系统的高等生物，忙碌一身的目的就是生儿育女，这叫生物的“目的性”。大量的无神经系统低等生物，包括病毒，它们没有生命目的。但是，它们一身的行为符合繁衍后代的目的，生物学上叫做“合目的性”。记得在我一年级时，武汉大学著名生物学家何定杰老前辈举了一个风趣的例子，他说，人为什么长耳朵，就是为了戴眼镜嘛！这就是“合目的性”。同样，当母昆虫受精产卵之后，筋疲力竭，雄昆虫则把自己当成食物，让母昆虫给吃掉了。雄虫看到它的子孙后代繁殖成功，于是自愿赴死，何等壮烈啊，这就是昆虫的“合目的性”。

2），nCoV是SARS或MES-2突变/重组而来

病毒基因组在细胞中的复制，即生儿育女，也是一种“合目的性”。蝙蝠体内的SARS病毒已经是过街老鼠，它繁殖后代的“合目的性”如何达到？如是就采取自然重组、自发突变的方式，将自己S蛋白的4个氨基酸突变成另外4个氨基酸。这样，SARS病毒就变成了nCoV病毒。当然，也可能是SARS病毒在蝙蝠细胞中复制时自然重组的结果。如果nCoV病毒不是SARS病毒的儿子，至少也是亲兄弟，就像包拯是由其哥嫂抚养成人一样。

科学假说只要合理性，而不须实践性。然而我却有病毒复制突变理论的证据。

3），冠状病毒核苷酸的平均进化速率

冠状病毒核苷酸每个位点每年的平均进化速率约为。病毒基因组在复制过程中，每个复制周期都会产生突变。因此，SARS在蝙蝠细胞中复制时，完全可能产生核苷酸突变。按照低等生物的“合目的性”，突变成新型冠状病毒nCoV。

4）,布朗运动

生命是在几万年前，由海水中大量的有机微粒“自由碰撞”的结果，即“布朗运动”。蝙蝠体内的数以千万计的冠状病毒颗粒也存在布朗运动。它们自由碰撞，相互找到“舞伴”的机会很多，两个SARS颗粒的单链RNA“亲密”地结合在一起，发生核酸重组，成了一条新的RNA链，于是乎，一个新型的冠状病毒宣告诞生。

所以我论为，蝙蝠体内即存在SARS病毒自然突变重组的几率，也存在突变重组的环境，应该是合理的。

5），病毒学的几点证据

A,在冠状病毒老家“窑洞”里（蝙蝠细胞）住着两户人家SARS和MERS-2，经过重组或突变产生了nCoV，三种病毒都是一丘之貉。

B,新冠病毒比之其亲属，其“谋生本领”（感染力）增加，“杀生能力”（死亡率）减少。符合低等生物自然进化的“合目的性”原理。

C，它们被其天然宿主带到某个海鲜市场，感染了另一个未知野生动物（中间宿主），最终感染人类（终末宿主），或者直接感染某个倒霉人造成大规模流行。

等等这些，与当前的研究结果一致，与病毒发展进化的原理一致，事实摆在面前，难道还需要什么别的证据吗？

一、新冠病毒的转播

上海市政府举行疫情防控新闻发布会。在发布会上，卫生防疫专家强调，目前可以确定的新型冠状病毒感染的肺炎传播途径主要为直接传播、气溶胶传播和接触传播三种。

直接传播是指患者喷嚏、咳嗽、说话的飞沫，呼出的气体近距离直接吸入导致的感染；气溶胶传播是指飞沫混合在空气中，形成气溶胶，吸入后导致感染；接触传播是指飞沫沉积在物品表面，人的手接触后，再接触口腔、鼻腔、眼睛等粘膜，导致感染。

1，直接传播

直接传播包括喷嚏、咳嗽、飞沫。这是一种短距离的传播、不会造成病毒流行。病人在打喷嚏、咳嗽时，产生飞沫，其中含有大量病毒，然而喷嚏咳嗽出来的病毒被健康人吸入的距离不超过1米，飞沫可能在2-3米之间，这种直接的短距离传播不是此次大规模流行的主要传播途径。

图6，美国CDC照片，病人喷嚏咳嗽飞沫造成近距离传播

2，气溶胶传播

气溶胶是指悬浮在气体（如空气）中的固体和水分的混合颗粒（直径 0.001~100微米），即由水分、空气和病毒组成的一种微小颗粒。因此，在地球上，上至平流层，下至地表都充斥着气溶胶颗粒物，云、雾和霾都属于气溶胶。一般直径小于5微米的颗粒物就能很轻易地沿着呼吸道进入肺泡，而5-10微米的颗粒物则会侵入支气管。

当病患咳嗽打喷嚏时，会释放大量含病毒的液滴，包括大液滴（飞沫）和直径较小的气溶胶。前者就是直接传播，通常传播距离较短，后者则是气溶胶传播，随着液体被蒸发，最后剩下感染性的病毒，这也是医生担心传染性疾病中出现气溶胶传播的原因。

2009年，美国暴发H1N1甲型流感后。荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯医学中心发现，气溶胶不仅出现在咳嗽或打喷嚏时，即使是正常的呼吸也会释放一些气溶胶颗粒，其直径小于1微米。　　

在12名受试者的呼吸气体样本中，4名受试者检测出了流感病毒RNA，多个样本都含有甲型流感病毒RNA。

　　在病人没有咳嗽或者打喷嚏时，医护工作者在其身旁呆上15分钟，再感染几率大约为2.9%，而通过气溶胶（5微米颗粒）感染的几率只有0.00083%，也就是不到十万分之一。

　　病人0.6米内咳嗽的直接感染率达到14%。而与咳嗽患者接触15分钟，直接感染的几率为2.1%，而受气溶胶感染的几率为0.045%。因此，对于流感病毒，受气溶胶感染的概率远低于直接感染的几率。

中日友好医院副处长郭丽萍表示，“虽然气溶胶传播比飞沫传播远，但病毒相对浓度较低，致病力会大减。”

尽管现在还没有直接证据证明新冠病毒会通过气溶胶传播，但提前进行预防是非常有必要的。不要过度恐慌，但也不能掉以轻心。

新浪科技2020-2-12报道，根据目前的官方消息，新型冠状病毒的气溶胶和粪口传播途径尚待进一步明确。

图7，上图是近距离接触传播；中是气溶胶的空气传播；下图是病人接触物品的接触传播。

2，空气传播

目前，新冠病毒来势凶猛，确诊率和死亡率居高不下，应该引起所有人的重视。传播途径的确定对于战胜疫情的蔓延至关重要。

按照医学家的观点，新冠病毒的传播有直接传播（咳嗽喷嚏），飞沫传播、气溶胶传播和接触传播四条途径。然而直接传播距离短，很难造成病毒的大规模流行，飞沫传播的本质还是气溶胶传播，而气溶胶传播的感染率是很低很低的，也不足以形成病毒的大规模流行。那么，什么途径是此次新冠病毒大流行的罪魁祸首呢？本人杜撰的观点是“空气传播”，不求公众点赞，只求引起医生和决策部门的重视。

病毒是世界上最小最小的生物，其大小以纳米（nm）计，一般为几十个nm，比细菌小几百上千倍倍。因此，在空气中，病毒的重量可以忽略不计，应该不受大气重力（每秒每秒980厘米）的影响，一点小的空气波动，或轻轻微风，就可带动病毒运行。因此，在疫情区人类生活的空间（大约向上100米左右）可能存在大量病毒粒子，病毒离开细胞就不能生活，但病毒有一种天然的噬细胞特性，nCOV可从人的呼吸道传入人体。因此，现在网上流传感染人的唯一途径是通过病人咳漱、打喷嚏，病毒附着在飞沫载体上，通过飞沫传染。我觉得这种观点大有商榷之处。我论为，空气传播才是此次疫情蔓延的主要途径：

1），病毒的生存不需要依赖载体，前面已用流感病毒、艾滋病毒、植物病毒、昆虫病毒证明，毋需多言。

2），在没有人为干预的条件下，病毒不死，它以具有生命潜能的颗粒存在。上面讲了许多，这里也毋需赘序。

3），病人呼出大量病毒，不一定都形成气溶胶。气溶胶水分蒸发，留下的还是病毒颗粒，因此，病人散发在空气中的大量病毒才是造成疫情上升的主要途径。

4），气溶胶和飞沫都不能独立存在，它们均在空气中漂浮，没有空气作为承载体和传送带，它们是进不了人呼吸道的，所以，归根结底，还是空气传播。空气传播本身就囊括了飞沫传播和气溶胶传播。

四、新冠病毒的防控

如何有效的防控疫情？我曾以一个普通教授的身份给武汉大学校长去信，也于1月30日在微信公众号上发文，谈到新冠病毒的防控问题，有兴趣者可查阅。

此次疫情可分为疑似病例、确诊病例、住院病例。其中的关键是消除疑似病例，决不让其发展为确诊病例。只有疑似病例比率下降，确诊病例也会下降，我们就会看到胜利的曙光。因此，我们不能把眼光全部盯在医院和住院病人身上，要对疑似病例采取强化措施。

住院病例是会有分化的，一部分人被治愈出院，少数病例可能会走向死亡。当此之时，就是我们扑灭新冠病毒疫情的胜利时刻。这一时刻不会太久，我估计，三月下旬就会到来。高潮过后，天空必定又是一片晴朗。

基于上述观点，我提出如下措施。

1，继续加强隔离、戴口罩、不聚会、勤洗手等必要的措施，避免疑似病例转化为确诊病例，根治疫情上升和扩大。

2，大面积消灭病毒：医院和隔离区是病毒的大本营，建议喷洒酒精或其它消毒剂，在地面、室内（门窗、墙壁、病床、办公室、通道）和室外广场等地全面喷洒。必须严控酒精自然起火，造成火灾。

3，在重点街道以及农村居民点，同样加强喷洒。保护疑似病例。

这样运作不仅有利于此次疫情的防治，也可防止新冠病毒在若干年之后的死灰复燃。

由政府主导，加强新冠病毒疫苗和抗体的研究，在减毒疫苗或新冠病毒抗体成功之日，对重点疫区居民普遍注射疫苗或抗体。疫苗（或抗体）和病毒之间的关系，就像茶杯和杯盖的关系，茶杯可以喝水，盖上杯盖，茶杯不能装水，茶杯就失去了功能。即使新冠病毒卷土重来，至少不会造成大规模的流行。

｜作者简介｜

齐义鹏（珞珈齐天）武汉大学国家二级教授，1937年9月25日生，1961年武汉大学生物系毕业。1989年国务院批博士生导师，享受国务院特殊津贴。三届武汉大学学位委员会委员，生科院学位委员会主任，武汉大学生物技术系主任，病毒系主任，病毒所所长，病毒重点学科负责人，211工程建设项目负责人。国家基金委两届二评专家，国家973项目海洋病毒组组长。1985年留学美国OHIO州立大学，获荣誉博士学位，1989年到美国加州大学（Riversid分校）作博士后，1996年分别受日大阪大学、美国Kalorida大学，以色列Heblue大学邀请作访问教授，应邀到近20个国家参加学术会议。获国家重大项目、重点项目、973项目、八五/九五攻关项目，基金项目、博士点项目等近30项。为硕博士生开课“基因工程原理和方法”和“分子生物学”。培养硕士生45人，博士生68人，博士后2人，发表论文188篇（其中国外SCI论文102篇）。获国家自然科学二等奖1项，国家教育部一等奖4项，省级一等奖1项，二等奖2项。3次被武汉大学授予优秀博士生导师，获湖北省20大优秀科技工作者称号，湖北省科技精英称号，中国科协授予全国优秀科技工作者称号。国家有突出贡献专家，72岁退休。