新冠进化、超级毒株：实现群体免疫是一场与时间的赛跑

新冠自一年多前被发现以来，一直在变异，变异的速率基本上是每月1至2个碱基位点。新冠易变的根本原因，是因为它是一种RNA病毒（参加笔者的文章“历史上20次大瘟疫的特点、新冠肺炎与气候变化”）。不像双链的DNA病毒，有极强的纠错能力，新冠这类的RNA病毒因为是单链，复制时容易出错，又没有好的纠错机制。新冠通过复制而感染人体细胞。也就是说，每次感染人体细胞，新冠都有变异的可能。新冠的RNA序列一般是2万6千至3万2千个核苷酸组成，多数情况下是2万9千左右核苷酸。新冠的变异常常是随机的，在整个序列上都有变异，有的区域多一些，有的区域相对保守而变异少一些。

 

并非所有新冠的变异对新冠本身都有利；有的变异可能因为传染力不强而逐渐被人类的免疫能力消灭掉了。很多变异基本是中性的，不改变新冠的多少特性。然而，有的变异则对新冠的特性影响很大，比如传染力显著增强了。这类的变异就有利于新冠的生存和传播，它们是新冠进化中的佼佼者，对人类健康不利。

 

最近两个月来，新冠方面令人关注的发展是在南非、英国、巴西和其他地方确认了新的变异毒株，这些毒株结合了多个突变并且具有不同的特征。笔者在一个半月之前曾写过“在全球新冠进化树上，看看英国的新冠变种到底有多可怕？”的文章，并认为英国的新冠变种的危害性在当时似乎被夸大了。现在的情况看，笔者之前还是太乐观了。但从基因序列上看，从进化树上看，新冠的变异，包括英国变种、巴西变种、南非变种，都似乎不属于非正常的变异，都是累积性的变异。但是，这些变异使得变种病毒的传染力增加了不少。

 

尽管数据仍在不断涌现，但初步估计表明，英国毒株的传染率比原始新冠毒株高40％至80％（也有报道说35%左右）。目前推测，英国毒株在儿童中的传染率可能更高，但儿童因为不容易有感染症状（参加笔者的之前的文章“为什么儿童不容易感染上新冠病毒？”），而检测得不多。其实，英国毒株的传染率比原始新冠毒株高，也属于正常现象。试想，如果新的变异株的传染力不增强，新冠如何应对人类的各种围追堵截、如何生存，何况这是经过至少13个月的变异？从生物进化的角度，很好理解为什么新冠会变异、为什么只有传染力强的毒株才能生存下来，虽然病毒不是严格意义上的生物。

 

目前，没有证据表明新毒株会导致更高的病死率，虽然4天前有一篇医学论文预印本网站「MedRxiv」的研究指出，英国毒株比原始毒株的致死率增加不少。这还需要进一步的更多的数据。

 

我们来看看，新的传染力更强的毒株，对实现群体免疫有什么影响。我们假设新毒株的传染力增强了40%和80%的情况下，看看实现群体免疫的疫苗接种率会有什么变化。笔者还是引用麦肯锡（McKinney & Company）咨询公司所做的数学模拟的研究结果。这是笔者见到的唯一一家做的同类的研究报告。

上图是笔者在“中国、美国、英国多少人接种疫苗，才能实现群体免疫？”一文中准备的图。原研究没有专门针对中国和灭活疫苗进行研究。彩色线是笔者利用麦肯锡的黑色三维图，针对中国和灭活疫苗的解读。根据这个模型：

 

（1）针对现有新冠病毒（其实这个很难定义，因为病毒一直在变异）或者所普通毒株，美国需要50%的12岁以上的人口接种保护力95%的mRNA疫苗，才能实现群体免疫；英国（其西欧国家类似）需要60%的12岁以上的人口接种同样保护力的疫苗；中国需要61%的12岁以上的人口接种同样保护力（95%）的疫苗。相对低效的灭活疫苗和腺病毒疫苗，无法使中国实现群体免疫（参见笔者之前的文章“无法实现群体免疫，才是灭活疫苗的最大隐患！”）。

 

（2）如果传染力增加40%的变异毒株（比如英国毒株）成为优势（dominant）毒株（在大部分地区代替了原来的毒株），那么上面的三维曲线图就变成如下：

 

那么，美国需要65%左右的12岁以上的人口接种保护力95%的mRNA疫苗，才能实现群体免疫；英国（其他欧盟国家类似）需要75%的12岁以上的人口接种同样保护力的疫苗；中国需要76%的12岁以上的人口接种同样保护力（95%）的疫苗。

 

 

（3）如果传染力增加80%的变异毒株成为优势毒株，那么上面的三维曲线图就变成如下：

 

那么，美国需要75%左右的12岁以上的人口接种保护力95%的mRNA疫苗，才能实现群体免疫；英国（其他欧盟国家类似）需要80%的12岁以上的人口接种同样保护力的疫苗；中国需要81%的12岁以上的人口接种同样保护力（95%）的疫苗。

 

很明显，如果传染力增加不少的变异毒株成为优势毒株，

（1）必须得给更多的人群接种疫苗，但是将疫苗的接种率从70％增加到80％，比从60％增加到70％，困难很多；

（2）实现群体免疫的成本会增加，实现群体免疫的时间会推迟。

 

更严峻的是，变种病毒的传染力的增加，会不同程度地降低过去几个月开发的疫苗或抗体治疗的功效。比如，英国的阿斯利康疫苗就对付不了南非变异毒株，辉瑞和莫德纳的mRNA疫苗对付英国变异毒株的保护力也受一定影响。上面三个曲线图都是在疫苗保护力95%的前提下得出的。

 

如果传染力增加80%的变种毒株成为优势毒株，而现在市面上保护力最高的mRNA疫苗针对新毒株的保护力降到75%，对12岁以上的人群进行100%疫苗接种，在任何国家也无法实现群体免疫。那将是人类更大的灾难！

 

因此，尽快接种优质疫苗，使整个国家早日实现群体免疫，阻断传染力大大增加的变异毒株的传播，减少病毒进一步变异的机会，杜绝超级毒株出现的可能，应该成为每个国家的国策！

 

实现群体免疫，是一场与时间的赛跑（a race against time）!

 

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作者简介：植物学家，业余写写游记、散文、科普、时评。四川石棉县人，兰州大学学士，中科院成都生物所硕士，美因茨（Mainz）大学博士，密苏里植物园研究员。微信：gonggashan1.电邮：[e-mail]