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兒童新聞專題:與Omicron共存時代

Omicron病毒的故事

新冠病毒為什麼那麼會變?

(插畫/黃禹禛)

從2019年底開始的COVID-19新冠病毒大流行至今(2022年5月),已經感染了超過5億人,並造成超過600萬人死亡。從最早出現的武漢病毒株之後,這段期間產生了許多的變異病毒株,你可能聽過這些名字,包括:Alpha、Beta、Gamma、Delta、Omicron,甚至Kappa、Mu、Zeta等。

認識4種引發大流行的重要病毒株

其中,最強勢的有4種病毒株,為全世界帶來了4波流行的高峰:

  • 第一波原始的武漢病毒株:從2020年初開始全球感染人數逐漸增加,直到2020年底達到該波疫情的頂點,當時全球每日確診病例超過70萬人,直到2021年初病例數才開始下降。
  • 第二波Alpha變異株:從2021年春天開始,是Alpha變異株高峰時期,病例數達到全球每日超過80萬人確診,一直到當年夏天開始前才逐漸下降。
  • 第三波Delta變異株:第三波由Delta變異帶起的疫情,很快地在2021年暑假開始,直到秋天才趨緩。
  • 第四波Omicron變異株:沒想到,Delta病毒趨緩後,最厲害的大魔王才要登場。2021年底在南非發現的Omicron變異株隨即席捲全世界,高峰時期每日全球確診人數超過300萬人。雖然Omicron的疫情在2022年2月開始下降,但直到今天,全球每日確診人數仍然超過60萬人。

新冠病毒真的特別會「變」嗎?

除了第一波疫情高峰,另外三波疫情都是新變異株所造成的。這讓大家不禁懷疑,難道比起其他病毒,新冠病毒比較會突變嗎?否則為什麼我們在這麼短的時間會看到這麼多的變異?畢竟2003年的SARS病毒同樣也是一種冠狀病毒,在流行的期間卻沒有產生新的變異啊!

在回答這個問題前,要先解釋變異是如何產生的。

所有生命的遺傳物質都是DNA或是RNA。生命在複製的時候,遺傳物質也必須同時複製,病毒也不例外。新冠病毒是一種RNA病毒,RNA病毒在複製的時候需要RNA複製酶。與DNA複製酶相比,RNA複製酶有較高的突變率。因此RNA病毒的變異速度要比DNA病毒快上許多。然而,這並不能解釋COVID-19新冠病毒變異株產生的速度。畢竟,它的「親戚」SARS病毒就沒有被觀察到許多的變異株。

真正關鍵在於「感染人數」多少

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2022年4月28日,台灣快篩實名制開跑第一天,板橋江子翠的新民藥局外有大量民眾排隊等候。(攝影/林彥廷)
2022年4月28日,台灣快篩實名制開跑第一天,板橋江子翠的新民藥局外有大量民眾排隊等候。(攝影/林彥廷)

變異產生的速度除了與複製酶的突變率有關,也與複製的次數有關。因為有複製才容易產生錯誤,所以單位時間內複製的次數愈多,則產生的變異數目也會愈多。這就是新冠病毒有異於其他病毒之處了。

前面提到,COVID-19在高峰時期,全球每日感染人數往往有70~80萬人,甚至超過百萬。假設從感染到痊癒需要14天,也就是說新冠病毒會同時在超過千萬人身上複製。假設複製酶的突變率是不變的,感染數十萬人的突變數目,就是與感染數十人的一萬倍之多。

因此,造成新冠病毒產生許多變異株最重要的原因,並不是病毒「本身」突變率增加,而是被感染人的母數太多了,讓病毒突變的數目增加。

2002到2003年的SARS病毒,在全球「僅」造成8,437人感染,這個數字不到新冠病毒的萬分之一。假設同為冠狀病毒的SARS與COVID-19病毒有同樣的突變率,合理推斷感染人數為SARS一萬倍以上的新冠病毒,就會有超過一萬倍以上的變異。這也是我們不斷發現COVID-19病毒有新變異的原因。

如何預測病毒未來變異的方向

了解變異產生的原因之後,我們也可以預期只要全球感染人數居高不下,新變異還是可能會源源不絕的出現。事實上,現在全球流行的Omicron變異株,確實又出現了不同的亞型,除了原本的BA.1之外又有BA.1.1、BA.2、BA.3等等。

如果變異持續發生,我們能否預期病毒會產生怎麼樣的演變呢?

由於突變是隨機發生的,所以很難預測未來的變異株會朝哪個方向改變。然而我們可以根據病毒與宿主
被病毒寄生的生物,像動物或人就是「宿主」。
的交互關係來預測大的改變方向:

1. 朝向「感染力增強」的可能

首先,病毒最重要的就是必須感染宿主。在這個前提下,如果新的突變會增強病毒感染機率,這類突變比較容易被保留下來,而病毒累績這些突變,就可能產生新的變異株。因此,可以預測,新的變異株會有較好的「感染能力」。事實上造成流行高峰的新冠病毒變異株,從一開始的武漢株、Alpha、Delta到Omicron,每一代的變異其感染能力都比前一代要高。

2. 朝向「溫和病毒」的可能

其次,病毒主要目的是感染以及散布。會讓宿主不舒服、甚至死亡,其實是「意外」的結果,並不是病毒的主要目的。感染而造成宿主死亡,對病毒來說不是最好的選擇,因為死亡的宿主不容易幫病毒繼續傳染下去、病毒也不容易生存;所以,「與宿主共存」才是病毒的最佳解方。我們也可以預測,新冠病毒會朝著較為「溫和」的方式改變。

然而,這個前提是建立在宿主是「有限的」情形下才成立的,如果病毒可以任意無限地感染宿主,那病毒就不需要變得更溫和,因為可能在前一個宿主生病或死亡之前,病毒已經找到下一個宿主,完成它散布及生存的目的了,那前一個宿主的存亡就與病毒的利益無關了。

所以,當感染人數持續無限擴展變得很多的時候,病毒未來改變的方向就變得不容易預測。例如Delta變異株的致死率與重症率都比Alpha株來得高,然而Omicron的致死率與重症率都比較低。

所以關於新冠病毒的演化方向其實是與感染人數息息相關的。如果我們可以控制感染人數,不但新的變異會減少,也預期病毒會朝向較為「溫和」的方向演化。反之,如果感染人數持續增加,我們可以預期新的變異株仍會不斷產生,而且病毒也不見得會變得更「溫和」。

與病毒「和平共處」,人類做得到嗎?

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2022年5月3日,新北市頂溪國小的學生們在校園內玩耍。(攝影/林彥廷)
2022年5月3日,新北市頂溪國小的學生們在校園內玩耍。(攝影/林彥廷)

最後,大家很關心的另一個問題是:我們可不可能與病毒「和平共處」呢?

其實,病毒與宿主之間的拔河是從有細胞以來就不斷上演。宿主必須不斷的改變,才能逃避病毒的入侵,相對應的,病毒也必須不斷的變異,才能一直感染新的宿主。例如流感病毒常常產生新的變異,所以每年都必須注射新的疫苗。台灣每年估計約有4,500人死於流感(每10萬人約有20人死於流感),相當於十大死因之第九位。而且,死於流感者有超過80%為65歲以上的老人。面對這個古老的疾病,人類似乎從來就沒有真正的與流感病毒「和平共存」。

如果「和平共存」指的是新冠病毒對人類社會的傷害到達「可以忍受」的範圍內,那我們應該是有機會達成的。

事實上,除了新冠病毒之外,本來就還有其他4種冠狀病毒在人群之中傳播。根據歐美的研究,每年流感季節有大約十分之一有流感症狀的人,其實得到的是冠狀病毒,而不是流感病毒,所以冠狀病毒早就在我們的生活中了。

至於,COVID-19病毒何時會成為第5種長期留存在人類族群中的「一般」病毒,最終可能還是取決於我們的手段。如果我們愈快把病毒感染控制在合理的範圍內,就越有機會達成「和平共存」。

【圖解病毒突變的過程】

(延伸閱讀:〈COVID-19病毒變身全解析 從Alpha、Delta到Omicron,重要變異怎麼發生?疫苗保護力追得上嗎?〉

誰幫我們完成了這篇文章?

作者/王弘毅 台大醫學院臨床醫學研究所教授。研究主要聚焦在病毒的變異與族群適應,例如病毒在宿主內變異的改變模式、演化速率,以及病毒與宿主的交互作用;還有了解族群分化與適應的機制,包含自然族群以及腫瘤細胞族群的演變。 圖解新聞記者/陳潔 1993年生,唸醫管跟新聞,在《報導者》主跑醫藥相關領域,工作不久就遇上世紀大疫,期待能在種種挑戰中,把每件事情、每個故事說得精彩。 圖解新聞記者/柯皓翔 《報導者》資料記者,寫文字也寫程式。喜歡結合數據、圖表、影像來說故事,也努力了解當代科技技術、實驗新聞的可能。對科學題材常有滿滿熱忱,想和讀者一起保持好奇心,探索未知的世界。 攝影/林彥廷 有志於影像書寫的紀錄者,相信說故事是開啟深度交流的關鍵鑰匙。日本早稻田大學政治經濟學部畢,享受在攝影過程中觀察人與人的互動,並試著將人文社會學和行為經濟學的知識運用在生活中。正努力推廣台灣的攝影教育,協助規劃「在地影像扎根計畫」,興趣是探索城市的B面,希望保有持續做夢的能力。 設計/黃禹禛 從新聞系半路出家的設計師,主要任務是把複雜的資訊變成好懂、好讀的圖像。轉化故事不太容易,但我會繼續努力! 設計/江世民 唸設計系的香港人。從沒想過踏入新聞界的我,卻因為近幾年的社會事件而體悟到新聞的價值,從而期望透過設計技能讓讀者更直覺地感受到報導中的人事物。 核稿/楊惠君 從沒有手機和電腦的時代開始當記者。記者是挖礦人、是點燈人、是魔術師──要挖掘世界的不堪,為喪志的人點燈,將悲傷的事幻化成美麗的彩虹⋯⋯常常會失敗,但不能放棄去做到。 責任編輯/陳韻如 新聞系畢業後,就投入編輯這份工作,非常努力讓每一篇報導都美美的呈現在讀者面前,希望你也喜歡這篇文章。

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