『新型冠状病毒』到底从哪儿来?知道蝙蝠还远远不够!
当研究病毒自然宿主的时候,你会发现,好不容易抓到了蝙蝠,国内居然没有几个人可以鉴定出来它是什么物种。1952年东北的细菌战,中科院动物研究所的一批分类学家奔赴前线,鉴定到底是哪一种跳蚤,哪一种蚊子,哪一种老鼠。今天,我们还有多少人能鉴定……?
——国家动物博物馆 张劲硕
科研人员捕捉蝙蝠并采集病毒样本
除了蝙蝠,新冠病毒的源头我们还能知道更多吗?
相信很多人已经知道,此次的新型冠状病毒2019-nCoV可能来自于它——蝙蝠。
但是,光知道病毒来自蝙蝠是远远不够的!在世界范围内共有1300(现生)多个物种,其数量更是多的惊人。
到底哪一种或哪几种蝙蝠才是病毒的源头呢?
随着更多研究成果的公开分享,我们离病毒的自然宿主似乎也越来越近。目前,人们已经获得了病毒的完整基因组序列信息。
感受一下基因组序列片段
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不少研究组将这些信息与已知的许多冠状病毒序列加以对比,大概有以下几个发现:
①2019-nCoV与在中华菊头蝠身上发现的SARS病毒基因序列相似度只有79.5%,是比较遥远的亲戚。
②2019-nCoV与来自云南的中菊头蝠携带的病毒基因组相似性高达96.2%、与来自舟山的某种蝙蝠的病毒基因组序列相似性达87.99%。
③此次的冠状病毒不太可能由蝙蝠直接传给人类,但中间宿主仍未有较充分的证据。
在洞中冬眠的中华菊头蝠
也就是说,一些媒体报道中的中华菊头蝠Rhinolophus sinicus(SARS的自然宿主)可能并不是此次病毒的源头,而中菊头蝠Rhinolophus affinis 成为疑似自然宿主的可能性更大一些。
要在野外辨别这两个物种是困难的。中菊头蝠与中华菊头蝠是同科同属物种,除了前者体型更大,在面部鼻叶结构的连接上有所差别,它们在分布范围和习性上都没有大的差别。
上:中菊头蝠;下:中华菊头蝠
你能分清吗?
为什么我们要强调区分物种?从广义的来说,蝙蝠携带了50多种病毒,但通常一只蝙蝠不会既携带SARS样冠状病毒,又携带MERS或2019-nCoV病毒。辨识物种特征准确鉴定物种才能在找到病毒源头上卓有成效,避免 “冤假错案”。
在中国,做蝙蝠分类的人少之又少。2003年SARS过后,研究人员们猜测蝙蝠才是病毒的自然宿主,当他们去寻找蝙蝠时,却发现抓到了蝙蝠,居然没有几个人可以鉴定出它是什么物种。也许正是因为有上一次的经验,这次比对基因猜测源头来得快了很多,但仍需要大量的采样和相关实验来进行验证。
为何蝙蝠携带那么多病毒却不致病?
自上个世纪70年代之后,科学家从蝙蝠体内相继分离到50多种病毒。
2003年的SARS,2012年的MERS(中东呼吸综合征病毒),2014年的埃博拉都来自于蝙蝠,给中国、中东地区和西非地区留下了至今尚未痊愈的伤疤。而亨德拉病毒、梅南高病毒和尼巴病毒等人畜共患病病毒,其自然宿主也都是蝙蝠。
图源:人民日报
有人会问,为何蝙蝠携带那么多病毒,自己却不得病?
其实也是致病的,或者说起初第一次在蝙蝠种群中出现类冠状病毒时,它们对其根本没有抵御能力,全部致病并且死亡率极高,但在时间的推移下病毒毒性减弱,同时蝙蝠也发生了进化,也就出现了现今蝙蝠可以携带如此之多的病毒结果,即使感染致病也能在短期内清除,或痊愈或完全平安无事,偶有死亡。
是什么让蝙蝠有如此神奇的功能?
这是二者长期协同进化过程中相互适应的结果。让我们试着从蝙蝠和病毒两个方面说起。
一方面,蝙蝠自身超强的免疫系统可以很好地抵御病毒。
2014年初,《科学》杂志上的一篇论文基本揭开了蝙蝠“百毒不侵”之谜:蝙蝠强大的抗病毒能力,根植于它独特的基因。
一个研究小组对蝙蝠样本进行检测
图源:ECOHEALTH ALLIANCE
相对其他哺乳动物,蝙蝠的基因发生了许多“特有突变”,这些突变可能导致基因的功能发生变化,从而可能使蝙蝠拥有更强的抵御病毒能力。
此外,科学家对澳大利亚狐蝠、中国的大卫鼠耳蝠的全基因组序列进行检测,发现这两种蝙蝠体内都丢失了一个包含“PYHIN基因家族”的基因片段(哺乳动物普遍存在此基因)。也就是说,病毒缺失了反应途径,无法对蝙蝠身体再产生作用。
最后,蝙蝠体内一些与免疫相关的基因,发生了不同程度的扩张收缩,即它们弱化了对健康细胞展开攻击的免疫反应,相比于控制病毒,这种特殊的免疫系统可以更好地与病毒共存。
大卫鼠耳蝠
图源:Zhigalin A (2019)
另一方面,病毒的生存需要宿主,它们是从一个互不相容到相安无事的渐变过程,最终达到共生的结果,而且病毒有“传代减毒”的自然特征。
就像起初病毒感染人类一样,都是在刚刚爆发的时候死亡率最高,经过一段时间后死亡率慢慢降下来,除了医疗干预因素之外,病毒本身毒性减弱也有影响。
而且病毒在宿主体内一般以低突变率生存,除非出现跨物种间传播,在生存环境变化的情况下,病毒变异速变快,毒性也高,这也是病毒爆发开始的那段时间感染率和死亡率很高的主要原因。生物最强烈的本能就是种群繁衍,病毒的目的是找到一个最佳的寄主与之共生,而不是杀死它。
首株新型冠状病毒毒株电镜照片
蝙蝠本无罪,它们是生态系统重要的组成部分
新型冠状病毒爆发至今,蝙蝠几次被推到风口浪尖上。很多人将罪责归咎于蝙蝠身上,认为应该将它们赶尽杀绝。
我们想要强调的是,蝙蝠本无罪!它们只是生态系统中的一员,并且占据了极为重要的地位。
Sardinian long-eared bat (Plecotus sardus)
图源:维基百科
它们中的多数种类是夜行性昆虫的主要捕食者,食虫蝙蝠一夜能吃掉上千只蚊子、夜蛾、金龟子、尼姑虫等等;它们中的一些种类是植物授粉者、种子传播者、森林生态系统的重建者,葫芦树和仙人掌靠果蝠授粉、热带植物果子不被蝙蝠吃无法发芽;它们还是食物链、食物网不可或缺的部分,猴子、狐猴、负鼠、浣熊、蛇等都会捕食蝙蝠。
如果因为传播疾病这项罪名去消灭蝙蝠,整个生态系统将遭受不可估量的损失。况且,各类病毒的自然宿主也并不只有蝙蝠这一种动物。
彩蝠(Kerivoula picta)
作者在野外调查蝙蝠
本文作者刘奇,中国科学院昆明动物研究所博士在读。
鸣谢:张劲硕对本文提供的帮助。