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。
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。
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。
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。
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？
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」。
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」。
（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？〉）
文字／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。
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