编者按：联合国估计，到本世纪末，地球人口可能达到 110 亿，比之前预期的要早。作为为期一周的系列报道的一部分，《生命科学》正在探索达到这一人口里程碑可能对我们星球意味着什么，从我们养活如此多人口的能力，到我们对地球上其他物种的影响，再到我们登陆其他星球的努力。
2009 年 4 月中旬，从两名患有流感的加利福尼亚儿童身上采集的样本抵达亚特兰大的疾病控制与预防中心，以进行进一步调查；某些流感病毒株似乎不正常。当地诊所和流感监测人员检测到一种具有独特基因组成的病毒，与任何已知的人类流感病毒都不同。这对科学来说是全新的。
那是2009 年猪流感大流行的开始。世界各国都注意到并为可能爆发的疫情做准备，世界卫生组织向各国卫生部发布了指南，并在几个月内开发出了疫苗。这种病毒可能最初在墨西哥开始感染人类，随后蔓延到全球，感染了数百万人，导致数千人死亡，然后才结束其传播过程，大流行于 2010 年 8 月结束。
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该病毒是H1N1 病毒（一种流感病毒）的新毒株，它与破坏性的1918 年西班牙流感大流行有关，根据美国卫生与公众服务部的说法，西班牙流感在全球范围内造成 3000 万至 5000 万人死亡，超过了第一次世界大战的死亡人数。2009 年新 H1N1 的出现提醒人们，尽管过去几十年在治疗传染病方面取得了前所未有的进展，但致命大流行的阴影仍然挥之不去。
事实上，每当出现神秘病毒时，无论是 2009 年的猪流感、2002 年的 SARS 冠状病毒，还是最近的 MERS（中东呼吸综合征，一种在阿拉伯半岛附近出现并已导致一半患者死亡的病毒性呼吸道疾病），研究人员和卫生当局都会想到同样的问题：这是否是会引起下一次大流行的病毒？人类能否阻止它？
现在，新的挑战正在添加到现有的挑战中：联合国去年夏天发布的新报告中的最新人口预测估计，到本世纪中叶，世界人口将达到 96 亿，到 2100 年将达到 110 亿。
专家表示，庞大的人口数量、他们与动物和生态系统的互动以及国际贸易和旅行的增加，都可能改变人类应对和治疗流行病的方式。事实上，上个世纪后半叶人类人口前所未有的增长——从 25 亿增长到 60 亿——可能已经开始改变传染病出现的方式。
疾病生态学家和生态健康联盟主席彼得·达萨克博士说：“大流行风险与人口密度之间存在很强的相关性。我们已经进行了数学计算，并且证明了这一点。”他在 2008 年发表在《自然》杂志上的一项研究中检验了这种联系。
达萨克和同事们观察了 20 世纪中叶以来的当代疫情爆发，发现由人类新病原体引起的新发疾病的发生率随时间显著增加，即使在控制了诊断技术和监测的进步之后，这可能只是看起来疾病正在增加。研究发现，1940 年至 2004 年间出现了 300 多种新的传染病。
其中一些疾病是由跨物种传播并最终进入人类的病原体引起的——例如，西尼罗病毒、SARS 冠状病毒和 HIV。另一些疾病是由病原体的新变种引起的，这些变种进化为对抗现有药物，例如耐药性结核病和疟疾。
某些病原体，例如引起莱姆病的细菌，对人类来说并不新鲜，但它们的发生率却急剧增加，这可能是由于新来的人类对携带这些病原体的动物所栖息的环境所做的改变。
鉴于人口持续增长，卫生当局呼吁加强公共卫生组织，并为保护人民的系统提供更多资源。研究人员正在研究更快识别病毒的方法，以便可以在早期开发疫苗，科学家们正在努力了解人类与周围生态系统之间复杂的相互作用，以便他们可以识别新兴疾病的热点地区，并在下一种新兴病毒找到人类之前找到它。所有这些努力都是为了找到在人口稠密的星球上预防大流行所需的新创意解决方案。
达萨克说：“你可以非常自信地预测，随着每年的推移，我们将看到越来越多的疾病出现。这对大多数人来说有点抽象。公平地说，这对科学家来说也是新鲜事物。”
未来的疾病已经在自然界中
当达萨克和他的同事分析新发疾病的特征时，他们发现它们之间存在一些相似之处。所有已知的新发疾病都与人类人口的突然增长、环境中新的人类活动以及病原体起源地区的野生动物多样性有关。
研究人员发现，大约三分之二的新疾病是从动物传播给人类的。
超过 70% 的这些疾病，被称为人畜共患病，是由起源于野生动物的病原体引起的——例如，引起脑炎的尼帕病毒，最初于 1999 年在马来西亚霹雳州出现，或者 SARS 冠状病毒，最初感染了一名农民，都可以追溯到蝙蝠中的病毒。
由于人类通常不与野生动物接触，因此这些病原体理论上不应对人类构成太大危险。但是，病原体可以通过首先感染人类确实会接触的其他动物（例如家猪）来跳跃到人类身上。然而，充当这种疾病链中间环节的动物必须处于某些重叠的区域，当人口激增将人们推入曾经罕有人迹的荒野地区时，就会发生这种情况。
达萨克说：“每种野生动物都携带大量微生物，其中大多数是我们从未了解过的。当你在新的热带雨林中修建一条道路，在那里建立一个养猪场，人们搬进来并接触到这些病原体时。”
达萨克的研究表明，起源于野生动物并感染人类的病原体的数量也随着时间的推移而增加。在 20 世纪的最后十年中，此类病原体导致了该时期出现的新发传染病的一半以上。
未来，随着人口增长，人类寻找居住和耕种场所并向野生动物栖息或更靠近野生动物的地区扩散，人类与促进新型病毒传播的野生动物物种的接触可能会增加。
预测未来
哥伦比亚大学的流行病学家斯蒂芬·莫尔斯在他的职业生涯早期，即 1981 年在美国检测到首例 HIV/AIDS 病例时。在持续至今的大流行中，据信起源于黑猩猩的 HIV 病毒已感染 6000 万人，并导致估计 3000 万人死亡。
莫尔斯研究病原体如何发展出感染人类的能力，他说：“多年来，人们一直沾沾自喜，认为传染病几乎已成为历史。”
那些 HIV 出现之前的年代存在的自满情绪在很大程度上已不复存在。科学家们不断寻找可能引起流行病的下一种病原体。科学家们认为构成最大大流行威胁的病毒之一是禽流感，或 H5N1，这是一种在鸟类中传播并导致它们死亡的流感病毒株。为准备和对抗人类禽流感大流行而投入的资源已转移并应用于 2009 年的猪流感大流行。
另一个令人担忧的流感病毒是 H7N9，这是一种禽流感，于 2013 年在中国首次检测到，已感染了一些接触过受感染鸟类的人。由于病毒不断变化，它们也可能发生突变，使其能够在人与人之间轻松传播。事实上，科学家们最难解决的问题之一不仅是生活在动物体内的病毒如何变得能够感染人类，而且是什么使它们能够人际传播，莫尔斯说。
对于 H5N1，科学家们已经证明，该病毒只需要四次突变就能够通过空气在哺乳动物之间传播。
莫尔斯说：“对于 H5N1 和 H7N9，我们做了很多担忧和观察，因为我们真的不知道该寻找什么，直到它开始在人群中爆发。到那时，已经太晚了。”
莫尔斯和他的同事正在开展一个名为 PREDICT 的项目，该项目是美国国际开发署运行的新兴大流行威胁计划的一部分，旨在帮助预测下一个重大疾病威胁。
莫尔斯在乌干达（PREDICT 计划的重点国家之一）致电《生命科学》时说：“我们的想法是看看我们能多早识别出可能很严重的潜在感染，例如下一次 SARS，科学家们在那里监测野生动物和与野生动物接触的人，以发现新型病原体。”
他说：“我们正在努力更多地了解这些感染的生态学，以及野生动物物种携带的哪些病原体可能与人类接触。”
科学家们发现，与其他地区相比，某些地区更可能出现新病毒。热带非洲、拉丁美洲和亚洲是疾病出现的热点地区，它们的高度生物多样性以及人类与环境之间日益增加的互动可能正在帮助病毒跳跃到人类身上。从那里，它们可以到达地球上的任何地方。
流行病可能会增长更快，成本更高
如今，旅行者只需几个小时的飞行即可到达过去需要几个月才能通过陆地或海洋到达的地方。这对人类来说是一个福音，对他们携带的微生物也是如此。生病的旅行者可以在旅行时将病原体引入新的人群，并在他们到达目的地时，甚至在他们意识到自己生病之前。
达萨克说：“我们将看到人与人之间的联系增加，因此疾病更有可能在亚马逊的偏远地区出现，并实际进入我们的全球旅行网络，影响伦敦、莫斯科和德里的人们。”
2002 年在中国爆发的 SARS 疫情描绘了一幅病毒进入旅行网络后的景象：这种病毒在短短几周内迅速在全球范围内传播，感染了 8000 多人，导致约 800 人死亡，之后通过限制不必要的旅行和隔离受影响者而被控制住。
旅行病毒还可能造成经济损失，甚至超过与疾病治疗和控制相关的成本。SARS 通过削减国际旅行 50% 到 70%，并影响多个行业的企业，造成了数十亿美元的损失。世界银行和中国政府的估计显示，中国 GDP 的增长在一个季度下降了 2 个百分点，年度增长下降了 0.5 个百分点。
人类是否准备好迎接未来？
世界人口从人口稀少的农村地区向人口稠密的城市迁移也可能影响病原体的传播。根据联合国的估计，到 2050 年，发达国家 85% 的人口和发展中国家 54% 的人口预计将离开农村地区前往城市。
从全球疾病防治的角度来看，城市化可能会产生一些积极影响。更好的通信系统可以帮助在疫情爆发时传播早期预警和其他关键信息。此外，与偏远的农村地区相比，城市环境中可以建立更好的疾病监测系统。
然而，人口密集的城市可能需要更强大的公共卫生部门来保护他们。
疾病预防控制中心公共卫生准备办公室主任阿里·S·汗博士说，拥挤城市中的人们通常更容易受到传染病的侵袭，尤其是在飓风和洪水等自然灾害面前，这些灾害会带来特殊的公共卫生问题。
汗说：“我们将需要一个强大的公共卫生系统来应对人口增长、城市化、人口老龄化以及旅行增加、人类与动物之间增加的互动，这些互动会产生新的疾病。”
但他表示，相反，“我们掏空了公共卫生，我认为这对我们国家和全球社区的健康安全构成了巨大威胁。”
美国公共卫生部门正遭受州和联邦层面的预算削减。汗说，疾控中心支持疾病识别和紧急行动的 10 亿美元计划现在以 6 亿美元的资金运行，并且在现场减少了 45,700 名公共卫生工作者，他们充当该机构的眼睛和耳朵。
然而，汗说，消息并非全是悲观的。“很明显，随着我们将人们集中在城市中，创造力会增加。因此，我乐观地认为，这种增强的创造力将带来新颖的解决方案，这将帮助我们比以往任何时候都更好地识别疾病、预防和追踪疾病，”他告诉《生命科学》。
汗说，如今已经出现了一些进步的迹象，他注意到疾控中心、世卫组织和其他公共卫生组织对最近出现的新型病毒（如 MERS）的快速反应，以及这些机构与公众的沟通加强。
汗说：“因此，想想所有这些伟大的工作，我们通过查看社交媒体来尝试了解社区中何时出现疾病，并且我们使用社交媒体以前所未有的方式与人们沟通。”
汗说，在开发可以在一个人开始出现症状之前快速检测感染的新型诊断方法，以及对病原体的遗传物质进行测序以了解它是什么以及它是如何运作的方面，也取得了进展。
汗说，在缩短疫苗生产所需时间方面也取得了“巨大进步”。在世卫组织宣布 2009 年猪流感大流行约两个月后，疫苗已经研制成功，并且正在大量生产。
汗说：“我们应该期望看到进步不断加速，但这并非理所当然。我认为现在的人们有一种虚假的安全感，我认为部分原因是公共卫生正在发挥作用，”但如果公共卫生资源持续减少而不是加强，这种情况只能持续这么长时间，他说。
汗说：“我们已经从我们的社区根除和消除了某些疾病，但老实说，大多数疾病都不会被消除。大多数疾病都会长期存在。”
电子邮箱：Bahar Gholipour 或在 Twitter 上关注她：@alterwired。原文刊登于 LiveScience.com。
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