19世纪，有一个“杀人狂魔”游荡在世界上，无论是西方还是东方，它所过之处，到处是惨叫哀嚎、尸横遍野。在中国，人们一碰到它，从脚底到膝盖的整只小腿都会发麻，全身无力，死者不计其数。在欧洲，每隔十年左右，“杀人狂魔”就会出现，收割走上万人的生命。凶手究竟是谁，我们就没有办法逮捕它吗？

首次逮捕“凶手”

　　英国伦敦的约翰·斯诺医生最先抓住了“凶手”。1854年夏季，斯诺医生的诊所又迎来了“熟悉”的病人，他们面色苍白、下肢无力、小腹绞痛、上吐下泻，许多病人在看完病后没多久就在家中死去了，但他们的家人和邻居又成了新的病人。

　　斯诺决定“跟踪”病人，找到让他们发病的“元凶”。斯诺来到患病人数最多的苏荷区，挨家挨户询问了病人的病情和日常活动情况，然后在伦敦地图上，将他了解到的病人的居住地和对应的病死人数标了出来。斯诺发现，病人的居住区域很集中，死亡区域也相对集中，“杀人狂魔”只活跃在一个地方，那就是布劳德大街的一口水井！原来，病人洗浴后的污水会排放到水井中，健康人饮用了井水就会染病。
　　在斯诺的建议下，市政厅关闭了连接布劳德水井与泰晤士河的水泵，之后，伦敦又开展了大规模的地下水道改造工程，将伦敦的污水排放系统和饮用水系统彻底分开了，肆虐伦敦几十年的“杀人狂魔”——霍乱弧菌失去了它最好用的藏身之所。
　　伦敦的“凶手”被端了老巢，但它还会不会卷土重来呢？这是防不胜防的，只有找到“凶手”的发源地才能真正从源头消灭它。这个问题用斯诺的方法是解决不了的，毕竟没办法跟踪世界各地病人的行踪。那么应该怎么查呢？

分子流行病学“缉凶”

　　我们知道，包括病毒在内的所有地球生物，在复制繁殖后代时都会将自己的遗传物质（基因）传递下去，以此来“延续”自己的生命。而亲代的基因到了下一代的体内后，又会发生不同程度的突变，以此来保证自身的“独特性”。这样，我们只要找到拥有最原始的或者变化最小的基因组的病菌，也就找到了源头。
　　现在，想得到病菌的基因组数据已经很容易了，只需要采集患者的一口唾液或者一点血样，放在基因测序仪里，几个小时就能获得病菌的全部基因图谱，并且，通过互联网，世界各国的科学家们都能共享这些数据。因此，通过基因溯源的分子流行病学就成为了现代疾病“缉凶”的一大利器。
　　2014年，英国维尔康姆基金会桑格研究所的科学家们就用分子流行病学的方法找到了霍乱弧菌的发源地。他们从来自世界不同地区的霍乱患者体内，包括已去世的患者体内采集到数千个霍乱弧菌样本，对所有样本进行了基因测序。然后挨个比较不同菌株的基因组中单个碱基（基因的基本组成单位）的差异，两个菌株基因组之间的单碱基差异越小，它们之間的亲缘关系就越密切。
　　将所有菌株按亲缘关系远近分类后，还要运用数据分析方法计算不同基因变异的先后顺序等，最后科学家就绘制出了一幅“菌株发育树”图。在图上，我们可以看出不同地区不同人群体内的霍乱弧菌之间的亲缘关系，以及它们比较具体的“分家”时间。
　　科学家们发现，来自南亚的霍乱患者身上的细菌是“老祖宗”的直系后代。这表明，霍乱弧菌的发源地很可能在南亚地区，进一步调查发现，位于印度、孟加拉国和缅甸交界地带的孟加拉湾水域很可能是霍乱弧菌最初的“发家之地”。

追击冠状病毒

　　2003年，人类感染了一种新型冠状病毒——SARS病毒，疾病迅速在人群间传播开来，因为缺乏对它的免疫力和针对性药物，许多人因染病去世了。SARS病毒此前从未在人类体内出现过，现在它是从哪儿冒出来的？分子流行病学再次为解答这些问题出动了。

　　冠状病毒是一类广泛存在于蝙蝠和鸟类等多种动物体内的病毒，科学家把它们分为4种类型，其中α和β类冠状病毒只感染哺乳动物，SARS病毒就属于β类冠状病毒。为了找到它的起源，科学家分析了多种哺乳动物体内的SARS病毒基因组数据，比如人类、蝙蝠、狸猫、浣熊和猪身上的SARS病毒数据，然后分析基因组里各个碱基的异同点，由此得出病毒的历史家谱树。
　　分析结果表明，与SARS病毒最相似也最古老的病毒存在于蝙蝠体内，想找到SARS病毒的源头，还是要在蝙蝠中找。为了找到SARS病毒的原始宿主，中科院武汉病毒所石正丽团队在近十年的时间里走遍了中国28个省市。2011年，他们在云南省一个偏僻的洞穴中发现了一群中华菊头蝠，通过测序及序列比对，发现该蝙蝠种群体内的SARS样冠状病毒与SARS病毒非常相似。这些病毒含有SARS病毒的全部基因组分，也就是说，正是这些病毒某次偶然的基因重组最终产生了能感染人类的SARS病毒。
　　2020年，SARS病毒的“近亲”——新冠病毒再次袭击了人类，科学家目前对它的真正源头还没有定论。追击疾病“真凶”的道路任重而道远，但我们已经拥有了最有效的方法，只要收集到更多更全面的研究资料，“真凶”将会真正揭晓。

为癌症寻找病因

　　分子流行病学还可以应用于类似癌症这样的慢性非传染病研究。
　　癌症是种慢性病，从暴露于致癌物到产生癌症，可以长达数十年之久。目前在世界各地，尤其是在发达国家，癌症已经是人类死亡的主要原因之一。
　　癌症的发生主要是由于身体细胞受到环境中的化学因子（如黄曲毒素、砷等化学致癌物）、物理因子（如辐射线）及生物因子（如B型肝炎、HIV病毒）等因素的刺激，造成基因遗传物质的改变并引发细胞增殖，而使正常细胞发展成癌细胞。癌细胞会不断的增生而影响到正常的生理机能，最后夺走生命。
　　癌变的过程一般可以划分成三个阶段：起始阶段、促进阶段及扩张阶段。而每一阶段很可能是由不同的外来环境因子及不同的内在因子引起的，并且牵涉到许多不同的生化机制及遗传基因。目前已知有许多基因毒杀性致癌物，可以直接或间接与细胞内的大分子如染色体、核糖核酸以及蛋白质等结合，此种结合可能会引起基因突变、基因表达异常及其他造成基因异常的可能性。
　　因此，我们可利用最新的生物技术如单株抗体及免疫学方法，来定量某一种化学致癌物与细胞内大分子键结的情形，以建立某一特定化学致癌物与人类癌症发生的关系。这种方法同时也可以被用于找出特异体质的人，即他们对某些特定的化学致癌物特别敏感。因此这类的分子流行病学研究，可以提供癌症致因等许多宝贵的信息，并可供作预防措施的参考。