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蝙蝠体内又现多种新的冠状病毒 是谁打翻了“潘多拉的魔盒”?

摘要: 2020年伊始,一场突如其来的疫情,开始在全球范围内“攻城略地”,投下令人惶惑的浓重阴影。时至今日,人类与新冠病毒缠斗正酣,全球范围内已有5款新冠病毒疫苗开启临 ...
蝙蝠体内又现多种新的冠状病毒 是谁打翻了“潘多拉的魔盒”?

2020年伊始,一场突如其来的疫情,开始在全球范围内“攻城略地”,投下令人惶惑的浓重阴影。

时至今日,人类与新冠病毒缠斗正酣,全球范围内已有5款新冠病毒疫苗开启临床试验。而与此同时,科学家们又陆续在蝙蝠体内发现了多种新的致病性冠状病毒。

▲图据Quanta。插画作者James O’Brien

据今日俄罗斯4月15日报道,印度医学研究委员会(ICMR)的一项已发表的研究显示,主要栖息地位于该国南部的两种果蝠——卢塞图斯蝠和印度狐蝠,对一种新型蝙蝠冠状病毒(BtCoV)呈阳性反应。

而就在几天前,发表于国际学术期刊《公共科学图书馆·综合》(PLoS ONE)的一篇论文称,一项关于缅甸蝙蝠的研究再次发现了三种新的α属冠状病毒、三种新的β属冠状病毒。

显然,这一“密集”发现又为人类警钟拧紧一圈发条——一旦新病毒发生变异与重组,那么以它为原点,很可能延出一条始料未及的新传播链,正如当年那个完成“菊头蝙蝠-果子狸-人类”三级跳的非典病毒。

▲中国科学家在广东省一处洞穴内捕捉蝙蝠并采集其体液样本。他们与国际生态健康联盟合作,对蝙蝠所携病毒展开长期研究。图据《科学》杂志

事实上,科学家依然在坚持不懈地追查新冠病毒源头。许多人认为,轻率触碰蝙蝠这一“天然病毒库”,无异于掀开了“潘多拉魔盒”,使新冠病毒这样的狠角色迅速从自然界渗透至人类社会,并成为灾难之源。

但是,蝙蝠真的该被钉为“罪魁祸首”吗?并且,病毒作为生物界个头最小、结构最“简陋”的存在,缘何能屡屡突破日新月异的现代医学围剿,甚至引发一场海啸般的全球性大流行病?

>>>新冠病毒已现三个变种,“非常适应在人体内生存”

尽管新冠肺炎疫情在中国境内得到有效控制,但在世界范围内,新冠病毒却开始不断蔓延,并呈愈演愈烈之势。

根据美国约翰斯·霍普金斯大学新冠肺炎疫情统计数据显示,截至北京时间4月17日6时30分左右,全球新冠肺炎确诊病例超215万例,共计2151199例,累计死亡逾14万例。其中美国确诊病例已逾66万例,死亡超3.2万人,成为全球确诊及死亡病例最多的国家。

▲新冠肺炎疫情肆虐全美,连接纽约布鲁克林区和曼哈顿岛的地标建筑布鲁克林大桥上几乎看不到行人。图据《纽约客》

与此同时,《美国科学院院报》近日刊发的一篇旨在以地图方式呈现新冠病毒基因演变和扩散的论文备受瞩目——英国剑桥大学的研究团队通过对160个来自世界各地的新冠病毒基因分析后得出结论:当前新冠病毒根据不同人群的免疫能力,已经“变异”出三个亚型,且病毒“正在快速突变,以适应不同人群中的免疫系统抵抗力”。

根据该论文,剑桥大学研究团队按照病毒进化关系,将目前发现的新冠病毒分为A、B、C三型:A可以理解为原始毒株,B则是第二类型,主要存在于中国境内,而C主要发生在欧洲以及亚洲部分地区。

▲新冠病毒三个亚型的大概分布。汉化自英国《地铁报》

该论文主要撰写人、剑桥大学遗传学家弗斯特强调,新冠病毒发生了太多快速突变,传统手段很难清晰追踪其完整的家族谱系。目前,他的团队目前已将研究样本扩大至1001个病毒基因组,以期得到更具广泛代表性的结果。

而钟南山院士不久前也曾表示,“现在新冠病毒基因突变,已经非常适应在人体内生存”。许多人悚然一惊:新冠病毒不断且“快速”的突变还会带来什么影响?最终会演进为“超级变种”吗?

>>>病毒突变并不罕见,需做好持久战准备

需要强调的是,病毒突变并非什么新鲜事,尤其是RNA病毒(单股正链RNA病毒的新冠病毒正属此列),突变更是常见。事实上,这也是为什么流感病毒疫苗相对于乙肝病毒疫苗来说更难研发的因素之一——前者是RNA病毒,后者是DNA病毒。

▲以同为RNA病毒的埃博拉病毒为例,发生突变十分常见。图据美国科学与健康委员会官网

早在2月18日,耶鲁大学流行病学专家内森·古鲁巴夫(Nathan Grubaugh)就曾在《自然》杂志子刊《自然·微生物学》上发表评论文章,指出病毒突变符合正常流行病学规律,不应引起恐慌。

而从科研的角度来说,“突变”更像是一个中性词,有好的一面,也有坏的一面。从病毒的毒力来看,变异后一般有两种趋势:

一类是毒力更强,潜伏期短、症状严重、致死率更高,但由于高度致死性毒株能迅速杀死宿主,反而无法像致死性较低的毒株那样有利于传播,也更容易为现代医学措施控制——比如致死率高达90%的埃博拉病毒扎伊尔亚型;

另一类则越来越弱,甚至出现无症状人群,但这也意味着病毒可以悄无声息、天长地久地与人类共存,等待下一次突变和爆发——比如20世纪人类的噩梦“1918年西班牙大流感”,18个月间即感染全球5亿多人、夺去几千万人生命,然而,在并无特殊医疗干预的情况下,突然销声匿迹。

▲西班牙大流感期间收治患者的医院。图据BBC

是来一场刀光剑影的大会战,还是做好打持久战的准备,人类与病毒的博弈,从来都是此消彼长,“道高一尺魔高一丈”。

在武汉大学医学病毒研究所所长杨占秋看来,此次新冠病毒的“快速突变”,受影响最大的是疫苗研发,“病毒亚型不断出现后,需要针对性研发相应的多种疫苗。当然理论上也可能存在一种疫苗能同时对三个亚型的病毒都起作用,但这种疫苗的研发难度就增加了。”

>>>比起跟宿主共同进化,病毒更愿意“另觅新枝”

病毒的“毒”生追求在于释放尽可能多的遗传物质,因此迫切需要劫持宿主的细胞资源,以便一遍又一遍地自我复制。如果没有宿主,病毒便与“致病”、“毒力”毫无关系。

▲新冠病毒结构示意图。图据腾讯医典

由于这种依赖性,某些病毒在整个进化过程中始终与宿主保持同步,每当宿主分化出新物种时,它们都会进行突变以与之匹配,这一过程被称为共同进化。例如,人类和黑猩猩都会感染乙型肝炎,但两者的乙肝病毒版本又略有不同,科学家们普遍认为,它们可能是由400万年前的同一病毒分别变异而来。

另一种路径是跨物种传播,也就是病毒“跳”入一个与原宿主毫无关系的物种中。而这种进化方式往往与一些严重的新兴疾病有关,比如禽流感、艾滋病、埃博拉和非典。鉴于此,若跨物种传播“罕有发生”,的确值得全人类额手相庆。

然而最近,一项发表于国际著名病原学期刊《公共科学图书馆·病原体》(PLOS Pathogens)的研究表明:跨物种传播比人类意识到得更为频繁,甚至于,它才是推动病毒进化的真正“黑手”。

▲病毒的两种进化路径示意图。汉化自Quanta

悉尼大学病毒与进化生物学家爱德华·霍尔莫斯(Edward Holmes)及其研究小组运用病毒遗传数据,重现了19个病毒家族的进化史,并与其宿主系统发育树进行横向对比——

如果病毒基本上与其宿主偕同进化,那么两者的系统发育树会比较相似,即病毒“初号机”感染的是该宿主的祖先。但是,如果病毒在不同物种间“跳跃”,那么系统发育树将有所差别,且“跳跃”越频繁,差异性越大。而研究结果表明,在19个病毒家族中,跨物种传播相当普遍,且频率“高得惊人”。

▲以腺病毒家族为例,跨物种传播几率远大于与宿主偕同进化。研究表明,此类现象在19个病毒家族中都普遍存在。汉化自Quanta

当然,病毒跳入一个新物种并成功感染,也需要不少“运气”。毕竟,如果病毒无法利用宿主的遗传物质并复制自己,那就再也没有然后了。一种病毒很可能要经过数十年的反复尝试,不断积累适当的突变,才能建立起有效的复制和传播路径。

而这也就解释了,为何此前的研究鲜少发现跨物种传播在病毒进化中占据如此重要的地位。“20年左右的时间,你可能不会发现跨物种跳跃,但将时间轴拉至100万年,你肯定会有所发现。”霍尔莫斯说。

>>>人类的“疯狂”,成为病毒跨物种传播的温床

众所周知,蝙蝠受到许多病毒的“青睐”,一个重要原因是“它们多得吓人”,而在数量极多的情况下,互相传播病毒就是很容易的事。“一个简单的生态规律是,宿主数量越大,所能携带的致命病毒越多,病毒发现易感宿主的几率也就更高。”霍尔莫斯解释道。

▲作为群居动物,高密度栖息和休眠加速了病毒在蝙蝠群体内的传播。图据Quanta

人类也是多种病毒的携带者——人口基数庞大,流动性相当高,这意味着人类能轻易地把病毒带给更多新的易感宿主。

约翰斯·霍普金斯大学流行病学家贾斯汀·莱斯勒(Justin Lessler)认为,“如今在一场大流行病中,只需几个环节就能把全球人口完全联系起来。15世纪,西班牙人带着天花来到美洲,从此之后,没有一个种群能够完全与大流行病隔绝。”

在前哥伦布时代,文明可以崛起并繁荣于世界的这一端,而不会受到来自另一端的病毒侵害。500年间,天花也好、新冠也罢,病毒的传播行为并没有改变,但它们的人类宿主,行为模式却已发生翻天覆地的变化。

▲亚马逊河流域的Kayapó部落是全球极少数相对孤立的原始部落之一,成员大多遭受慢性病毒感染,研究认为,相对的隔离状态和有限的宿主数量可能阻碍了恶性病毒在此传播。图据Quanta

在21世纪与早期时代的所有人类活动区别中,对疾病传播影响最大的是,突破时空界限后人类社会的高度互联互通。据不完全统计,2019年,全球商业航班约有4000万架次,载客量约为47亿人次。对于病毒来说,这相当于是47亿颗蒲公英种子,每一颗都是其DNA的潜在载体,“飘”向任意一架航班所达之地。换句话说,“文明与病毒之间,只隔了一个航班的距离”。

而让病毒“青眼有加”的还不止于此。

“人类有着花样繁多的提高传播风险的危险操作——去一些不该去的地方,热爱冒险,还要去吃一些可能根本不该入口的东西。”美国科罗拉多州立大学比较医学教授苏珊·范德沃德指出,“我们可能才是(大流行病的)罪魁祸首,还可能是病毒跨物种传播的终极目标,因为我们人类做了太多疯狂的事情。”

>>>全球气候变化,掀开病毒界的“潘多拉魔盒”

当然,病毒“莫比乌斯环”还有其他无法忽略的维度。

比如,地球正变得越来越热。2016年、2017年和2019年相继记录到了史上最热年份。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测,21世纪地球还将进一步变暖,并出现降水和气候方面的复杂变化。这让许多流行病学家如临大敌,频频发出全球大流行病警告。

▲2019年6月,由于气候变暖,位于北极圈的格陵兰冰层大量融化,丹麦气象研究员奥尔森拍下雪橇犬被迫在冰面上涉水而行的画面。图据《纽约时报》

全球变暖会使以蚊子和壁虱为传播媒介的疾病分布至更广,诸如寨卡、黄热病和登革热等,或将传播到此前无法有效到达的地区。

而天气模式的变化会增加病原体从动物转移到人类的可能性。例如,不寻常的暴雨可能会为携带埃博拉病毒的蝙蝠创造更有利的生存环境,而不利天气条件下的干旱,可能导致啮齿动物数量激增,而能引发出血热的汉坦病毒便迎来了爆发的好时机。

▲2018年,德国杜塞尔多夫,当地人在干涸的莱茵河河床上散步。统计数据显示,德国是2018年受极端天气事件影响最严重的三个国家之一。图据路透社

更重要的是,全球永久冻土层的融化或将释放那些“封印”已久的“恶魔”。2016年8月,西伯利亚的冻土层中发掘出一具几十年前的驯鹿尸体,结果导致多人感染炭疽热,一名12岁的男孩因此丧生。而1918年西班牙流感和天花病毒的基因片段也在阿拉斯加和西伯利亚的大型墓地中被发现,这些曾造成数亿人死亡的病毒从未消失,不过是“潜伏”在永冻层中,等待机会重新肆虐。

▲格陵兰库卢苏克岛,随着永冻层融化,石堆下的先民坟墓再次暴露出来。图据vox

更何况,那里还掩藏着病毒界真正的“潘多拉魔盒”——远古病毒。根据牛津大学科研团队的资料显示,北极永冻层中已经发现人类目前为止见过的最大病毒,它已经存在3万年时间,体积为普通病毒的30倍以上,而它只是永冻层中上万种超级远古病毒中的一种。

2014年,法国艾克斯-马赛大学的进化生物学家克拉弗维(Jean-Michel Claverie),率领团队成功“复活”了两种封存在西伯利亚永冻土中长达3万年之久的巨病毒,它们一经复活,即刻具有传染性和杀伤力。

克拉弗维表示,“我们可以从早已灭绝的尼安德特人(约12万-3万年前居住在欧洲及西亚的古人类)的遗体上采集到该病毒,这表明能将一种病毒从地球上‘消除’的想法是错误的,那只是一种虚假的安全感。”

▲克拉弗维复活的巨病毒之一,“西伯利亚阔口罐病毒”,科学家普遍认为,它正是导致尼安德特人灭绝的“元凶”。图据法国国家科研中心

>>>病毒,如影随行的达摩克里斯之剑

“不是所有的病毒都可以击败,不是所有的病毒都能找得出解决的办法,”1958年诺贝尔医学奖得主乔舒亚·莱德伯格曾说过,“同人类争夺地球统治权的唯一竞争者,就是病毒。”

毫无疑问,每一个新病毒的出现,都是在挑战和考验人类的既有经验和认知。

比如说,对温暖气候的适应是病毒高效演化中的一个重要环节,而狡猾的新冠病毒不仅在传播和病理学表现上彰显了堪称“高智商”的一面,而且在瞅准“全球气候变暖”这一大趋势上,似乎也“拿”得很稳。

在新冠肺炎爆发早期,不少人猜测它也会像SARS一样,随着天气转暖、气温与湿度升高,出现传染力下降的颓势,疫情也能由此“偃旗息鼓”。而现实是,自进入4月,新冠肺炎疫情开始在干燥炎热的非洲蔓延,根据世卫组织4月9日的最新预判,非洲数国或将在未来几周迎来疫情高峰。

▲肯尼亚首都内罗毕附近,一名“摩的”司机戴着自制的口罩。4月10日,世卫组织总干事谭德塞表示,非洲国家疫情发展迅速,并出现大量卫生工作者感染。图据美联社

正因为如此,许多专家纷纷发出警示:人类不可抱有侥幸心理,防疫的根本还是要靠主动出击——控制传染源,并积极研发特效药和疫苗。

不可否认,病毒是自然创造的冷血杀手。人类历史上最大的浩劫,不是生灵涂炭的世界大战,不是惨绝人寰的种族屠杀,而是不分国界、种族、性别与年龄的瘟疫。但另一方面,它也像高悬人类头顶的达摩克里斯之剑,时刻提醒狂飙突进中的我们,敬畏规则,敬畏自然。

▲在生命体漫长的进化过程中,病毒始终与生命体如影随形。图据《Discover》杂志

作为存在了几十亿年的地球“元老”,病毒一直伴随着人类演化,并深刻影响着人类生活的方方面面——重塑人口结构、影响全球经济、推动科研与医疗发展,甚至悄然改变人们的文化和饮食习惯。可以肯定的是,在极其漫长的历史进程中,它都是、也将是人类需要不断适应与应变的强大力量。

红星新闻综合自环球时报、新华社、参考消息、《中国公共卫生》、生物谷、返朴、Nature、Quanta、Time

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本文作者
2020-04-17 11:53:16
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