绘制地图也能破解疾病根源？
John Snow绘制的1854年伦敦苏豪区霍乱患者住所地图。来源：Wikimedia。
一位19世纪的医生绘制了霍乱死者住所的地图，试图理解这次霍乱爆发的起源与传播情况。尽管其在当时并未受重视，但现代科学已经揭示，其绘制的霍乱疾病地图里面，暗示了非常重要的科学原理，并且对当时固有的学说带来的极大的冲击。
撰文丨Betsy Mason
翻译丨韩瑾仪
审校丨杨心舟
1831年，霍乱席卷了英国，连续多次骇人的暴发带走了成千上万条生命。霍乱的致死率高达四分之一，常在数天之内使人死亡。当时很多科学家认为流行病是由遍布很多大城市的污浊的空气，也就是“瘴气”（由露天粪坑、污水与腐烂的垃圾释放）导致的。这样的观点一直持续到了1854年，一位年轻的英国医生John Snow记录了伦敦他所居住的街区爆发的一场霍乱。
据说，Snow仔细标注了患者的住所，发现死者集中在伦敦苏豪区宽街（Braod Street）上一个公共水泵周围。通过与死者家属沟通，他几乎确定每一例霍乱都可以追溯到这个水泵。这为他“霍乱是由水传播的疾病”的理论提供了依据，并由此说服当局移走了该水泵的把手。这个故事成为了传奇，Snow的地图也被看做地图学与流行病学的一大突破。
然而，真相要复杂得多。Snow的确做出了杰出的工作，推动了科学的进步，他绘制的地图在医学地图学上也仍是标杆。但是，直到他于1858年去世之后很久，他的理论才被证明是正确的，他的工作才被尊为医学地图学发展的转折点。“他的地图已经成为了一个标志，他自己也几乎成了一个传说，”医学地理学家Tom Koch在《疾病的地图学》（Cartographies of Disease）中写道，“因此很少有人注意到他理论的局限性，这也是他无法说服当时那些人的原因。”
Snow并不是1854年唯一一个绘制英国霍乱地图的人。医生Henry Wentworth Acland追踪了一次在牛津的霍乱暴发，这次暴发感染了290人。他的研究成果是一份170页的关于牛津地区霍乱的报告以及一份地图，按Koch的说法，“这也许是当时对于城市疾病最全面的研究”。
Henry Wentworth Acland于Snow绘制地图当年绘制的牛津地区霍乱地图。来源：Princeton University Library。
一些学者认为Acland的工作比Snow的更令人信服，部分原因是前者的研究在广度与深度上都更胜一筹。但Acland的工作的确有一大优势：他的结论支持了已发展数个世纪的瘴气致病说，而Snow的水源致病说挑战了当时的主流观点。
Snow的研究主要在寻找导致霍乱爆发的单一原因，他的论证也是基于自己清晰的绘图，而Acland借助了统计学，并且考虑到了很多致病因素。除了标注出患者的住所，他还标出了之前被认为不健康的区域（棕色圆点）、后来打扫过的区域（棕色圆圈）、被污染了的溪流、没有被污染的溪流（虚线），同时标出了污染源，如流出的污水（见下图）。排水系统有缺陷的地区被涂成绿色。
Acland地图上的细节。来源：Princeton University Library。
Snow在认为自己已经完成全部工作后，便满意地停止标注新的死亡病例了。与他相反，Acland标注了1854年以及之前两次霍乱爆发的所有患者的住所，他使用了不同的形状标注1832年（蓝色圆点）、1849年（蓝色线条）与1854年（黑色方块与线条）患者住所的位置。在他的论证中最重要的一点是，Acland用1.5米等高线绘制了市区的地形图，这幅地图与数据分析显示出海拔与疾病间的关联。在3次暴发中，住在海拔较低地区的居民患病率与死亡率均更高。高海拔地区就算被标注了代表“不健康”的棕色圆点处的情况也比低海拔处要好。
Acland的地图很好地支持了瘴气说，由于低海拔地区风较少，有毒气体会聚集并停留在那里。“他的数据支持了它的论点与论据，”地图软件公司Esri的首席医学官Este Geraghty说。但是Acland没能看见事情的全貌，他的研究对后人有警示意义：“你必须要确认每件事意味着什么，而不单单考虑结论，或是事情之间的相关性。”
Acland认为污染水源潜在地影响了有毒气体传播，但其本身并不是传播病原体的媒介。因此，他没有关注饮用水的源头，而是和当时很多人一样在天气中寻找线索，试图解释高海拔如何影响疾病传播。
“大气的状态，或是地球上不可衡量的一些因素与流行病之间是存在关联的，凡是仔细研究过历史的人都不会质疑这一点。”他写道。
Acland仔细绘制了1854年霍乱爆发时很多当地气候变量与时间之间的关系图，包括温度、气压、风、降水、湿度、云量与臭氧水平等（见下图），但他无法找出与新霍乱病例数量而相对应准确变化的量。借助丰富的数据，他可以明确的是，1854年是牛津地区气候反常的一年，与之前25年相比，这一年降水量很少，风速也慢。反之，温度变化范围，气压，雷雨、冰雹和北极光出现的次数都增加了。
Acland认为与牛津霍乱爆发有关的气候变量统计图。来源：Princeton University Library。
他试图将气候变量与海拔升高结合起来，却得不到合理的解释，尤其是之前的暴发并没有遵循相同的规律。但他很有信心，如果另一次传染病暴发，“快速发展的气象学”会通过数据阐明到底是哪个变量的异常在其中发挥作用。
当时Acland的研究比Snow的更全面、更令人信服，但它也有致命的缺陷：他的结论完全错误。Koch写道，“和每个时代的大多数科学研究一样，它缺失了关键的中间变量。”Acland忽略了在高海拔地区，水通常来自水井与溪流，而低海拔地区的水大多来自被污染的河流。但是Koch也注意到，“他的绘图是清晰、一致的，就算最后得到错误的结论，这幅图也是严谨的。”
Snow的理论在他生前遭到冷落，但终于在他去世很久后得到认可。Acland的理论得到了当时同行们的认可，但最终被证伪，尽管如此，数据可视化新闻工作者Alberto Cairo认为Acland的工作也应得到更多的关注。
“Snow凭借一己之力推翻了瘴气说的英雄故事，让我们忽视了坚持瘴气说的人也是很有思想的人，”Cairo写道，“令人遗憾的是，我们并没有深入研究他们的故事，因为我们总是从错误而非成功中学到更多，不论是个人的错误还是集体的错误。”
原文链接：
https://blogs.scientificamerican.com/observations/the-topography-of-disease/
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来源：环球科学
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