2020年初,中国人对传染病的认识上升到了一个新的高度。在我们的印象中,近几十年来,世界经历了太多危险的传染病爆发。
其实远不止是中国人的记忆。“非典”,亨德拉病毒在1994年在澳大利亚爆发,梅南高病毒在3年后爆发。尼帕病毒和尼帕病毒在1998年在马来西亚爆发Tioman病毒(马来西亚岛)。
后来我们熟悉了,SARS、MERS,以及卷土重来的埃博拉病毒和马尔堡病毒,以及汉坦病毒、拉沙病毒、狂犬病病毒等。
这些病毒是由动物宿主传播给人类的,在医学上通常被称为新兴病毒或新病毒。最奇怪的是上面提到的所有病毒都与蝙蝠有关。蝙蝠吸引如此多可怕病毒的特殊能力是什么?
我们先从国人最熟悉的“非典”说起事件,也算是当下最合适的回忆。
关于SARS追溯病毒源头,当时的主流观点认为病毒的来源是“野味市场”上的果子狸。情况危急,在初步猜测和证据不足的情况下,有关部门对市场上销售的果子狸进行了大规模扑杀。
然而,果子狸“真凶”虽然他们的身份与他们的身体分离相似,但他们的身份一直无法确定SARS类似病毒的病毒,但进一步的研究发现,这种病毒并没有发生在果子狸身上,甚至人工感染也没有成功,更不用说果子狸感染者的证据了。
曾经为蝙蝠背锅的果子狸
各种迹象表明,果子狸可能不是病毒的真正来源。因此在“非典”事件平息多年后,传染病学家从未放下这起悬而未决的案件。
香港大学医学院教授袁国勇在2013年指出,SARS病毒的天然宿主不是果子狸,更有可能是一种名字“中华菊头蝠”的蝙蝠。但是,作为新的“嫌疑犯”,蝙蝠的来源也面临着果子狸证据不足的困境。研究发现,从中国菊头蝙蝠中分离出来的冠状病毒感染了人类SARS病毒存在关键差异,不能利用人和果子狸的受体,这意味着病毒仅限于蝙蝠的内部交流。
香港大学医学院教授袁国勇
虽然找不到能力“定罪”但这一假设为科学家们提供了正确的侦破方向。解决这个问题“悬案”,石正丽和崔杰在武汉病毒研究所取样了全国各地的大量菊头蝙蝠。他们对生活在洞穴中的蝙蝠进行了5年的监测,收集了新鲜的蝙蝠粪便和肛拭子样本。终于在云南省的一个洞穴里发现了类似人类版的冠状病毒株。
他们分析了这些蝙蝠的15株毒株的基因组序列,发现它们共同包含构成人类病毒的所有基因组分。虽然没有单个蝙蝠包含和人类SARS冠状病毒的毒株完全相同,但分析表明这些毒株重组频繁。这一发现基本证实了袁国勇教授对蝙蝠起源的猜测。
中华菊头蝠
最近爆发的武汉新型冠状病毒与SARS病毒有很高的相似性,所以科学界也怀疑蝙蝠是武汉冠状病毒的天然宿主,但需要进一步研究和确定。
事实上,蝙蝠在病毒生物链中的地位非凡,被尊称为“大自然活体病毒库”,SARS只是很多蝙蝠居住的一种。
1994 2000年,澳大利亚亨德拉镇的一个赛马场爆发疫情,杀死了14匹赛马和1人。导致疫情的病毒被称为亨德拉病毒,被怀疑来自蝙蝠。在调查过程中,研究人员发现亨德拉病毒的抗体存在于中央狐狸、灰头狐狸、小红狐狸、眼镜狐狸和其他四种狐狸中。从那以后,亨德拉病毒被分离在怀孕的灰头狐狸生殖道上。
虽然没有发现这种病毒直接从狐狸蝙蝠传播给马,但实验室的感染研究表明,携带病毒的狐狸蝙蝠胎儿组织或胎儿水污染可能会导致病毒传播。另一种可能的方法是,马吃狐狸蝙蝠剩下的水果并被感染,病毒通过尿液和鼻分泌物在马中传播,而人们通过接触病马感染。
亨德拉病毒相关信息
亨德拉病毒“近亲”尼帕病毒是世界上最危险的病毒之一,被列为生物安全4级病原体。尼帕病毒最初发生在1998年至1999年的马来西亚和新加坡,276人被感染,其中105人死亡。
由于尼帕病毒与亨德拉的亲缘关系,蝙蝠成为第一个可疑目标。马来西亚有很多种蝙蝠,包括13种水果蝙蝠和60多种食虫蝙蝠。研究证实,尼帕病毒抗体包括4种水果蝙蝠和1种食虫蝙蝠。2004年,尼帕疫情也在孟加拉国中部爆发,感染者死亡率高达75%。“凶手”也是蝙蝠。
狐蝠
此外,自然宿主,包括埃博拉病毒和马尔堡病毒,都是蝙蝠。
这两种病毒都属于丝状病毒科,可引起非常严重的人类疾病。自1976年埃博拉病毒首次爆发以来,其死亡率高达惊人的83%。当然,也有因素缺乏了解和医疗水平,但不可否认的是,埃博拉确实是最致命的传染病,马尔堡病毒也非常严重。
1995年,扎伊尔爆发埃博拉感染疫情,造成315人感染,254人死亡。研究人员立即对该地区3066份脊椎动物样本进行了病毒检测和病毒分离,所有结果均为阴性。
埃博拉病毒伪彩色电镜照片很容易知道为什么它属于丝状病毒
研究人员用病毒感染了24种植物、19种脊椎动物和无脊椎动物,发现只有蝙蝠支持埃博拉病毒的复制,但没有明显症状。因此,研究推测蝙蝠可能是埃博拉病毒的天然宿主。
国际病毒分类委员会列出,25个病毒可以感染脊椎动物,其中10个病毒与蝙蝠有关。这10个病毒中有9个属于RNA病毒科。蝙蝠为什么?为什么?RNA病毒?
最简单的事实很容易得出结论,世界上大约有1107种蝙蝠。据估计,近五分之一的哺乳类是仅次于啮齿动物的第二大类。
此外,蝙蝠是除人类外分布最广泛的哺乳动物群体。除了南北极,蝙蝠甚至沙漠都可以在世界各地找到。这意味着蝙蝠很有可能与分布更广泛的人类接触。此外,蝙蝠群居的习惯为病毒的传播提供了完美的环境。超高密度的亲密群居使病毒能够快速传播。
飞行是另一个重要因素。在瘟疫公司的游戏中,鸟类传播是传染病的重要传播手段,蝙蝠也会像候鸟一样随着季节的变化而迁徙,大大增加了病毒传播的范围。
但飞行的秘密不仅在于活动的范围。为了适应飞行的生存方式,蝙蝠的代谢率甚至高于同一体型的哺乳动物,这意味着更容易对遗传物质造成损害,因此,蝙蝠在漫长的进化征程中发展出了超强DNA修复损伤的能力。
它们几乎不会患癌症,比同一体型的哺乳动物长得多。最长的棕色小蝙蝠可以存活35年以上,绝大多数品种的寿命超过10年。相比之下,同一体型的啮齿动物的寿命只有2年左右。
超强的DNA修复能力使蝙蝠的免疫系统非常神奇,修复基因可以显著抑制病毒的复制。
此外,蝙蝠细胞具有高耐热性,岁℃在体温下仍然可以保持相当稳定的状态,这也在一定程度上抑制了病毒的复制。当然,数百万年的共同生活使一些病毒适应了高温,这意味着传统的发热机制可能不会有效地干扰病毒的复制。
更重要的是,这些在蝙蝠体内长长治久安的RNA病毒具有很高的遗传多样性,RNA基因组大小大,重组率高,突然感染蝙蝠以外的其他哺乳动物的可能性大。因此,这些来自蝙蝠的新兴病毒来势汹涌,难以预防,往往导致重大突发公共卫生安全事件。
数百万年来这些病毒也将蝙蝠当作一个温馨的港湾,在它们的体内成长进化,直到有朝一日某个能走出家门的子孙诞生。目前,我们所能做的就是继续研究蝙蝠组学,增强人们应对突发公共卫生安全事件的意识。虽然我们可能无法阻止下一种未知病毒的到来,但我们必须希望下一种损失更小。
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新型冠状病毒来势汹汹,引起全球关注。根据中国科学院上海巴斯德研究所等机构的科学家的推断,作为重症急性呼吸综合征(SARS)冠状病毒和中东呼吸综合征(MERS)蝙蝠也可能是新型冠状病毒的天然宿主。蝙蝠不仅携带冠状病毒,还携带数千种病毒,如埃博拉病毒、汉坦病毒和狂犬病病毒,成为真正的超级病毒库。为什么蝙蝠如此病毒?“青睐”,但是不容易被病毒伤害?
蝙蝠是什么样的动物?
蝙蝠属于翼手目,是唯一能持续飞行的哺乳动物。有些地方俗称“盐老鼠”。蝙蝠在世界各地分布广泛,种类繁多。它们是动物中仅次于啮齿动物的第二大类。已知种类1200多种,占世界哺乳动物所有物种的20%。最小的蝙蝠是分布在东南亚的基蒂猪鼻蝙蝠,身长只有3厘米左右,翼展只有15厘米左右,体重不超过3克。最大的蝙蝠是马来狐蝙蝠,翼展1.7米,体重1.6公斤,以水果为食。
大多数蝙蝠栖息在热带、亚热带雨林或洞穴中,远离人类活动区,但其超级病毒携带能力一次又一次地将其推向公众。
蝙蝠是最大的病毒库之一
1月21日,中国科学院上海巴斯德研究所等机构的研究人员在《中国科学:生命科学》(英文版)上发表论文,首次揭示了2002年流行的新型冠状病毒的进化来源SARS冠状病毒和2012年流行的MERS冠状病毒差异很大,相似性只有70%左右,40%左右。而且病毒传播所依赖的S蛋白变异很大,但新型冠状病毒的S蛋白结构与人细胞上的关键受体非常匹配,说明它对人有很强的感染能力;此外,新型冠状病毒与其他来自蝙蝠的冠状病毒有很高的相似性。研究人员推测,蝙蝠也可能是新型冠状病毒的然宿主。事实上,在此之前,科学家已经确认SARS冠状病毒和MARS蝙蝠是冠状病毒的自然宿主。
根据中国医学科学院北京协和医科大学建立的全球蝙蝠病毒数据库(DBatVir)显示,在全球69个国家,科学家在近200种蝙蝠中发现了4100多种病毒,其中500多种冠状病毒,包括最近从蝙蝠中发现的200多种冠状病毒。此外,科罗拉多州立大学在英国的皇家学会学报B》据该杂志报道,蝙蝠可携带埃博拉病毒、马尔堡病毒、汉坦病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒等60多种病毒,仅次于啮齿动物。蝙蝠无疑是最大的病毒库之一。
蝙蝠为何成为天然超级病毒库?
科学家推测蝙蝠种类繁多,喜欢群居,寿命长,飞行能力长,活动范围广,易传播病毒。更重要的是,大多数病毒不会对蝙蝠造成致命的损害,甚至不会引起轻微的症状,一旦这些病毒感染动物或人类,它们就会导致致命的人和动物共同疾病。蝙蝠对大多数病毒有很强的耐受性,这可能与它们的飞行能力和特殊的免疫系统有关。
蝙蝠是唯一能真正飞行的哺乳动物。在飞行过程中,它会产生大量的热量体温升高,类似“发烧”,可抑制病毒的复制,也就是说飞行能力既是蝙蝠能够传播病毒的重要原因,也可能是病毒无法对蝙蝠自身健康造成威胁的重要原因。众所周知,病毒进入人体后,宿主细胞会迅速复制新病毒。免疫系统的主要防御机制是通过发烧提高体温,类似于发烧效果。蝙蝠在飞行过程中的体温可以升高到38℃~41℃,抑制病毒复制,减少体内病毒负荷,加速免疫反应,减少病毒对身体的损害。
更多的研究表明,与人类或其他哺乳动物的免疫系统不同,蝙蝠对付病毒的方法是“忍气吞声”,既不能让病毒过于傲慢,也不能杀死病毒,努力与病毒和平相处。为此,蝙蝠进化出了一些特殊的免疫机制,表现出较强的免疫耐受力。2018年5月,波士顿大学医学院研究人员《细胞》杂志报道称,他们在埃及蝙蝠基因组测序后发现,这些蝙蝠免疫系统中的先天性免疫反应被削弱,只对入侵病毒采取相对温和的免疫反应,从而不表现出强烈的免疫病理,并推测蝙蝠有抑制性免疫反应,导致病毒耐受性增强,也许是蝙蝠的主要抗病毒防御策略。2019年2月,中国科学院武汉病毒研究所等机构的研究人员在《天然微生物》杂志上报道,蝙蝠还有抑制炎症反应的机制,以确保免疫系统不对病毒入侵反应过度。
蝙蝠通常通过果子狸、竹鼠等中间宿主向人类传播病毒
加强对蝙蝠携带和传播病毒机制的研究,对预防和治疗蝙蝠病毒引起的人畜共病至关重要。然而,蝙蝠对病毒耐受性的机制尚未确定,需要更多的研究来验证。当然,蝙蝠有很强的携带病毒的能力,但物种进化的自然选择并不是蝙蝠的错。蝙蝠通常不会直接向人类传播病毒,而是首先传播一些野生动物,如果子狸、竹鼠等,通过这些病毒的中间宿主,最终会传播到人类。2002年的SARS新型冠状病毒疫情可能给我们一个教训,那就是不要打扰蝙蝠和其他野生动物,更不要把这些野生动物当成盘中餐,这可能是未来防止新疫情最有效的方法。