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“死神”蝙蝠是如何与病毒共舞的?

返朴  · 公众号  ·  · 2020-03-26 08:31

正文

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(主要是自由基) 在体内累积,从而引起较强的组织损伤。但是,蝙蝠进化出了一种能够有效地清除这些有害分子的生理机制,进而削弱了高代谢率带来的伤害。这一机制不仅保证了蝙蝠可以自由飞翔在天空中,还“顺手”帮忙清除了蝙蝠体内各种炎症反应产生的“破坏份子”。另外,与心率和新陈代谢都更缓慢的大型动物相比,心率和新陈代谢较快的小型动物通常寿命较短,这可能是因为高新陈代谢率会产生更多更具破坏性的自由基。然而与同体型的其他哺乳动物相比,蝙蝠的寿命要长得多,有的蝙蝠甚至可以活40多年,同样体型的啮齿动物则只能活两年左右。因此可以推测,这种机制也能在一定程度上解释蝙蝠长寿的原因。 [2 ]


这种应对炎症的快速抑制机制还可抑制与抗病毒免疫反应相关的炎症。许多蝙蝠的免疫系统都具备一个关键技能,即一触即发地释放一种叫做干扰素-α的信号分子,通知其他细胞在病毒入侵前做好战斗准备。 [2 ]


随着对自然界了解程度的愈加深入,人们常常对其感到惊叹和敬畏。Brook也是如此,她很好奇病毒是如何在其宿主蝙蝠的快速免疫反应之下进化的。为此,她选取了两种蝙蝠 (实验组) 和一种猴子 (对照组) 的细胞进行实验。其中一种蝙蝠是作为马尔堡病毒天然宿主的埃及果蝠 (Rousettus aegyptiacus) , 在它转录干扰素-α基因之前需要对其进行直接的病毒攻击,才能够使机体充满干扰素。作为亨德拉 (Hendra) 病毒储藏库的澳大利亚大蝙蝠狐蝠 (Pteropus alecto) 的免疫反应速度更快,它体内存在已经转录的干扰素-α的RNA,可随时合成蛋白质来对抗病毒的感染。而在对照组中,非洲绿猴 (Vero) 的细胞系完全不产生干扰素 [2 ]


当研究人员用埃博拉病毒和马尔堡病毒的假病毒进行感染实验时,结果令人惊讶——这些细胞系出现了截然不同的反应。作为对照组的绿猴细胞系很快被病毒击垮并杀死;作为实验组的埃及果蝠细胞系中的部分细胞在干扰素的提前预警下,能够成功地将自己与病毒隔离开来;在澳大利亚大蝙蝠狐蝠细胞系中,免疫反应更为强烈,病毒的感染速度远低于发生在埃及果蝠细胞系中的。此外,这些蝙蝠的干扰素应答似乎使感染持续更长的时间 [2 ]


Brook用了一个形象的比喻来解释这一现象,如果把单层细胞上的病毒想象成森林里燃烧的火焰,那么其中的一些区域 (即细胞) 有应急毯,能够避开火焰的灼烧而不受伤害。但到大火结束之时,森林中仍然有闷烧的余烬,也就是说仍然有一些病毒感染的细胞存活下来。其他未受伤害的细胞群体能够进行繁殖,为病毒提供新的攻击目标。因此,病毒可以在蝙蝠体内定居下来,并在蝙蝠的整个生命周期中形成潜伏性感染 [2 ]


Brook认为,“这表明拥有一个真正强大的干扰素系统将有助于病毒在宿主体内存活。当免疫反应更强时,宿主细胞将免受感染,所以病毒能够在不损伤宿主的前提下提高其复制速度。但当病毒扩散到人类身上时,由于人类缺乏这种抗病毒机制,感染者可能会经历很多病理过程。” [2 ]


病毒如何由蝙蝠传播到人?


所幸,并不是蝙蝠携带的所有病毒都有机会感染人类。传染病必须具备三个基本条件:传染源、传播途径和易感动物。在病毒从蝙蝠传到人的过程中,携带病毒的蝙蝠就是传染源。其次对于传播途径来说,通常有直接接触传播或间接接触传播两种方式。譬如,吸血蝙蝠叮咬了某种动物,导致动物被感染,这叫直接接触传播;若是被叮咬的动物充当了媒介物,又将病毒传给了人类,那么这叫间接接触传播。另外,一些蝙蝠主要以水果为食,当携带病毒的蝙蝠吸食了水果的汁液以后,若是人类很快取食了这个水果而被病毒感染,这也叫做间接接触传播。病毒传播的第三个要素是易感人群,对于某种病原体缺乏免疫力而容易感染的人都称为易感人群。病原体的种类和毒力以及人体的内在因素,如免疫力和受体的表达水平等,都影响人体的易感性 [5 ]


图2. 传染病三要素 | 图片来源于网络


有人可能会问,蝙蝠源病毒是否会直接感染人类呢?这是有可能的,但可能性极低。一是因为病毒入侵人体是一个特异性的过程,它需要有相应的受体才能让细胞开启方便的大门,并非所有蝙蝠都会携带对人类易感的病毒;二是因为蝙蝠通常喜欢幽居在洞穴、树缝等地方,这种“夜游侠”接触到人类的几率很小。但是很多野生动物的栖息环境和蝙蝠的有所重叠,如果动物被吸血蝙蝠叮咬,或是接触了蝙蝠的排泄物,则都可能被感染。我们已经知道,许多蝙蝠源病毒都是以某种动物为中间媒介进而传染给人类的,这些动物又被称为中间宿主,譬如SARS通过果子狸传染给人类,MERS通过骆驼传染给人类,埃博拉病毒通过大猩猩和黑猩猩传染给人类,尼帕病毒 (Nipah) 通过猪传染给人类,亨德拉病毒通过马传染给人类,马尔堡病毒通过非洲绿猴传染给人类……尽管多了一道中间程序,这些病毒在最终入侵人体之时仍然具有极高的毒性和致命性 [2 ]


图3. MERS病毒由蝙蝠传播到人的各种途径 | 图片来源于网络


蝙蝠能否杀之而后快?


既然蝙蝠身上携带如此之多的病毒,还有些蝙蝠能够吸血,那么是否可以扑杀世界上的所有蝙蝠呢?答案显然是否定的。


首先,蝙蝠的种类繁多,是除啮齿类动物以外的第二大类哺乳动物,约占所有哺乳动物数量的1/5。它的分布范围也很广,除了极地和大洋中的一些岛屿外,几乎世界各地都有蝙蝠,完全扑杀是不现实的。其次,当然也是最重要的一点,蝙蝠是生态链中的很重要的一环。大部分蝙蝠以昆虫为食,尤其是害虫。有些蝙蝠以水果、花朵、花粉和花蜜等为食,可以帮助传粉。有些花朵甚至进化出 “花蜜向导”,这种花蜜可以反射蝙蝠的超声波,从而吸引蝙蝠更好地为其传粉 [1 ] 。因此,蝙蝠可谓是农业的好帮手,我们不能将其无情地扑杀。


图4. 不同种属蝙蝠的分布范围,颜色越深表示分布越多(Bat Flies and Their Microparasites: Current Knowledge and Distribution) [6 ]


预防人畜共患病的启示


如何更好地防控蝙蝠源病毒呢?Brook认为,了解感染的发展轨迹对预测感染的出现、扩散以及传播具有非常重要的作用。因此,该研究团队正在尝试设计一个更完善的蝙蝠疾病进化模型,以便更好地了解蝙蝠源病毒向人类和其他动物传播的过程 [2 ] 。另外,建立蝙蝠的研究网络和病毒的监测网络也常有必要。


科学家肩负起了责任和使命,我们普通人又该做些什么呢?


从源头来看,蝙蝠携带的病毒引发人畜共患病的原因有很多,除了肆意捕捉和食用野生动物外,最主要的还有人类对蝙蝠领地的入侵和破坏。森林砍伐使得动物的自然栖息地减少,蝙蝠和其他动物丧失了赖以生存的安乐窝,不得不迁徙到更广的范围去。生存环境的改变也迫使蝙蝠的觅食和行为方式发生变化,更可能逐渐接近或进入人类生活圈,与人类的活动范围出现部分重叠,病毒通过直接或间接的方式感染人的几率就会变大 [3 ] 。同时,当一些人畜共患病原感染蝙蝠,也可能在蝙蝠免疫系统的驱动下快速进化,产生极其严重的后果。另外Brook等人也指出,破坏蝙蝠的栖息地会给它们带来压力,促使更多的病毒释放到唾液、尿液和粪便中,从而更易于感染其他动物。因此,保护生态环境,在人类与病毒的抗争中也能起到重要作用 [2 ]


蝙蝠源病毒因为其致死性高,引发了人们的广泛关注。事实上,其他动物源性传染病也一样不容忽视。在与传染病的持久战中,建立良好的防控体系只是其中的一个方面,同样重要的是让更多的人建立起对野生动物的科学认识,拒绝残忍猎杀,不任意破坏栖息地。所谓命运共同体,远不止是人类命运共同体,人与自然和平共处才是可持续发展之道。


参考文献

[1] Lin-Fa Wang and Christopher Cowled, Bats and viruses.

[2] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-02/uoc--cor021020.php

[3] V. Beena, G. Saikumar, Emerging horizon for bat borne viral zoonoses. VirusDis 2019; 30(3):321-328. https://doi.org/10.1007/s13337-019-00548-z

[4] A comparison of bats and rodents as reservoirs of zoonotic viruses: are bats special?

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3574368/

[5] 俞东征,传染病的预防与控制

[6] Tamara Szentiványi et al., Bat Flies and Their Microparasites: Current Knowledge and Distribution. Frontiers in Veterinary Science 2019. doi: 10.3389/fvets.2019.00115







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