新冠肺炎可能如何从动物“跨物种传播”给人类

bats flying night sky
Past coronaviruses, including the severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV), have jumped from bats to humans.Image: Photo by Clément Falize on Unsplash
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  • 尽管科学家对病毒如何变异和传播已有大量了解,但他们的认知仍存在重大空白。

  • 新冠肺炎疫情促使研究人员加深对病原体的认识。

病毒不过是寄生性的RNA或DNA片段。尽管如此,它们的数量和遗传多样性都极其惊人,遗传多样性。我们不知道病毒有多少种,但可能有数万亿种。

过去的病毒疫情影响了所有生命的进化。事实上,约有8%的人类基因组由逆转录病毒片段构成。这些遗传“化石”是祖先经历并存活下来的病毒疫情留下的残余。

病毒是寄生性的RNA或DNA片段。Image: ThoughtCo

新冠肺炎提醒我们,病毒可能造成毁灭性影响,受影响的不仅有人类,还有动物和农作物。如今,这种疾病首次在一只老虎身上得到确诊,地点是纽约布朗克斯动物园。据认为,这只老虎是被一名员工感染的。据报道,另有六只老虎和狮子也“出现症状”。

据英国广播公司(BBC)报道,野生动物保护专家认为,新冠肺炎也可能威胁野生大猩猩、黑猩猩和红毛猩猩等动物。

病毒学家非常关注病毒如何变异并在物种间传播,也在一定程度上了解这一过程,但认知中仍有许多空白。

各有所长

大多数病毒都是专门型病毒。它们与偏好的宿主物种长期共存。在这种关系中,病毒可能不会引发疾病症状。事实上,病毒和宿主可能在共生关系中互惠互利。

病毒偶尔会从原宿主“出现”或“溢出”到新宿主。发生这种情况时,患病风险会增加。影响人类以及我们食物供应的大多数传染病,都是野生生物溢出传播的结果。

11月在武汉出现的新型冠状病毒(SARS-CoV-2)其实并不“新”。这种病毒在其他仍有其存在的物种中经历了漫长的进化,时间可能长达数百万年。我们知道,这种病毒在中国菊头蝠、中间菊头蝠以及穿山甲中都有近亲——穿山甲在中国被视为珍馐。

包括严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)在内,过去的冠状病毒曾经由蝙蝠经中间宿主哺乳动物传播给人类。一些专家提出,马来穿山甲为SARS-CoV-2提供了这一传播链环节。

尽管尚未确定SARS-CoV-2病毒的原始宿主,但如果这种动物看起来完全健康,我们也不必惊讶。世界各地野生哺乳动物和鸟类种群中还有许多其他冠状病毒天然存在。

它们究竟从何而来?

人类活动推动了新型致病(致病性)病毒的出现。当我们不断侵入地球上最后的野生区域——砍伐林地以开辟农场和种植园——野生动物携带的病毒便会与农作物、家畜和人类接触。

曾经各自独立进化的物种如今开始混居。全球市场使活体动物(包括其卵、精液和肉类)、蔬菜、鲜花、球茎和种子得以自由贸易,病毒也随之搭上旅程。

人类也在使气候变暖。这使某些物种能够扩展其地理分布范围,进入过去因过于寒冷而无法栖居的区域。因此,许多病毒首次遇到了新的宿主。

它们如何实现跨越?

病毒溢出传播是一个复杂且尚未被充分理解的过程。在自然界中,大多数病毒受限于特定宿主,这是因为存在特定的蛋白质“锁与钥匙”相互作用。这些相互作用是病毒成功复制、在宿主体内移动以及在宿主之间传播所必需的。

病毒要感染新宿主,部分或全部蛋白质“钥匙”可能需要改变。这些被称为“突变”的改变,可能发生在原宿主、新宿主或两者体内。

例如,病毒可以从宿主A跳到宿主B,但除非多个蛋白质钥匙同时或先后发生突变,否则它在新宿主体内就无法良好复制,也难以在个体之间传播。由于这种情况发生的概率很低,溢出传播并不常见。

为了更好地理解溢出传播如何发生,不妨想象病毒是一段印在纸上的短篇故事。故事描述:

1. 如何在特定宿主体内的特定细胞类型中生存

2. 如何移动到隔壁细胞

3. 如何传播给同一物种的另一个个体。

这段短篇故事还包含制造病毒复印机的说明。这台机器是一种名为聚合酶的酶,按理会不断制造完全相同的故事副本。然而,聚合酶偶尔也会出错。

它可能漏掉一个词,也可能在故事中添加新词或短语,从而悄然改变故事。这些发生变化的病毒故事被称为“突变体”。极少数情况下,突变后的故事会描述病毒如何在一种全新的宿主物种体内生存。如果突变体遇上这种新宿主,就可能发生溢出传播。

我们无法预测病毒何时会溢出传播给人类,因此无法预先研发疫苗。关于研发“通用流感疫苗”的讨论已经持续了一段时间,这种疫苗将能使人对所有流感病毒突变体产生免疫。但迄今为止,这还未能实现。

让野生动物自在地生活

尽管病毒种类繁多,但真正威胁我们以及我们所依赖的动植物的病毒相对较少。

尽管如此,在这方面有些生物尤其危险。例如,冠状病毒、埃博拉病毒和马尔堡病毒、亨德拉病毒和尼帕病毒、类狂犬病丽沙病毒以及类腮腺炎/麻疹副黏病毒都源自蝙蝠。

鉴于现存病毒数量庞大,而我们又乐于为它们提供全球运输的机会,未来发生溢出传播不可避免。我们可以通过加强医院和农场的病毒监测来降低这种可能性。

我们也应当认识到野生动物的价值,不仅因为它们本身具有内在价值,也因为它们可能是致病病毒的来源。因此,让我们保持“社交距离”,让野生动物留在野外。

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