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毒王?伯克利最新研究:蝙蝠天生能夠“培育”更毒的病毒,棲息地破壞導(dǎo)致向人類傳播

 學(xué)術(shù)頭條 2020-11-27

近年來(lái)導(dǎo)致最嚴(yán)重傳染性疾病的 SARS 病毒、MERS 病毒、埃博拉病毒、馬爾堡病毒,都起源于蝙蝠,2019 年底爆發(fā)的新型冠狀病毒,也被指向源自蝙蝠。

蝙蝠與諸多致命性病毒之間,絕非巧合。本次冠狀病毒的爆發(fā),也引發(fā)了人們的思考:蝙蝠來(lái)源的病毒,為何如此致命?

近日,加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家們發(fā)表在 eLife 雜志上的一項(xiàng)新研究,給出了驚人答案。

研究人員發(fā)現(xiàn),蝙蝠對(duì)多種致命病毒的強(qiáng)烈免疫反應(yīng),可能會(huì)促使病毒更快地復(fù)制,并將病毒“培育”出更毒的毒力,因此,當(dāng)它們傳播到免疫系統(tǒng)一般(沒(méi)有蝙蝠那么強(qiáng)大)的哺乳動(dòng)物 (比如人類) 身上時(shí),病毒便會(huì)造成致命的破壞。

這也就是說(shuō),蝙蝠強(qiáng)大的免疫系統(tǒng),間接幫助了病毒向更高毒力進(jìn)化,使它們一旦在人類中傳播將更具致命性。

在知名社區(qū)網(wǎng)站Reddit上,關(guān)于這篇最新研究的點(diǎn)贊數(shù)已達(dá)到6.5K。

疾病生態(tài)學(xué)家、加州大學(xué)伯克利分校綜合生物學(xué)教授邁克·博茨 (Mike Boots) 表示:「最重要的是,在病毒宿主方面,蝙蝠可能是特殊的,很多病毒來(lái)自蝙蝠,這不是偶然事件。蝙蝠與我們之間的聯(lián)系并不緊密,所以我們不希望它們會(huì)攜帶許多人類病毒,但是這項(xiàng)研究證明了蝙蝠的免疫系統(tǒng)是如何驅(qū)動(dòng)毒性來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題的。

自然界 BUG 一般的存在

由于蝙蝠是唯一會(huì)飛的哺乳動(dòng)物,它們?cè)陲w行中會(huì)把新陳代謝率提高到兩倍于同樣大小的嚙齒動(dòng)物。

通常,由于活性分子 (主要是自由基) 的積累,劇烈的體力活動(dòng)和高代謝率會(huì)導(dǎo)致較高的組織損傷。但為了能夠飛行,蝙蝠已經(jīng)進(jìn)化出一套生理機(jī)制來(lái)有效地清除這些破壞性分子。

這樣做的一個(gè)好處,便是可以有效地清除任何原因的炎癥所產(chǎn)生的破壞性分子的副作用,這或許也可以解釋蝙蝠獨(dú)特的長(zhǎng)壽命。

一般來(lái)說(shuō),與具有較慢心率和較慢新陳代謝的大型動(dòng)物相比,具有較快心率和較快新陳代謝的小型動(dòng)物通常壽命較短,但蝙蝠的獨(dú)特之處在于,它們的壽命比同體型的其他哺乳動(dòng)物更長(zhǎng):有些蝙蝠可以活 40 年,而同樣體型的嚙齒動(dòng)物則只可以活 2 年。

這種對(duì)炎癥的快速抑制可能還有另一個(gè)好處,即抑制抗病毒免疫反應(yīng)相關(guān)的炎癥。許多蝙蝠免疫系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵技巧,是觸發(fā)一種稱為干擾素-α的信號(hào)分子,能夠在病毒入侵前通知其它細(xì)胞做好戰(zhàn)斗準(zhǔn)備。

一些蝙蝠,包括那些被認(rèn)為是人類致命疾病感染源的蝙蝠,已經(jīng)被證明其擁有永久免疫的免疫系統(tǒng),可以對(duì)病毒進(jìn)行防御。

這些蝙蝠體內(nèi)發(fā)生病毒感染時(shí),會(huì)引起迅速的反應(yīng),將病毒隔離在細(xì)胞外。這在保護(hù)蝙蝠免于高病毒量感染的同時(shí),也會(huì)促使這些病毒在宿主蝙蝠體內(nèi)更快地繁殖。

這也使得蝙蝠成為自然界中快速繁殖和高度傳播性病毒的獨(dú)特宿主,包括最恐怖的如狂犬病毒、SARS 病毒 (非典) 、MERS、埃博拉病毒和馬爾堡病毒等超過(guò) 4100 種恐怖的 RNA 病毒。

蝙蝠自身攜帶如此多致命性病毒,但自己卻從不生病,可謂是名副其實(shí)的「毒王」。

不僅免疫,蝙蝠還讓病毒更毒

為了研究蝙蝠的快速免疫反應(yīng)是如何影響它們攜帶的病毒的進(jìn)化,加州大學(xué)伯克利分校博士后卡拉·布魯克 (Cara Brook) 通過(guò)兩種蝙蝠和猴子細(xì)胞進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。其中,埃及果蝠是馬爾堡病毒的天然宿主,另一種澳大利亞黑狐蝠,是亨德拉病毒的宿主。

當(dāng)受到模仿埃博拉病毒和馬爾堡病毒的攻擊時(shí),研究人員發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞系的不同反應(yīng)是驚人的。

如圖所示,當(dāng)綠猴 (Vero) 細(xì)胞被病毒入侵時(shí),由于沒(méi)有干擾素反應(yīng),它們很快死亡,細(xì)胞 (綠色) 被快速暴露、感染和殺死 (紫色)

盡管綠猴細(xì)胞系很快被病毒擊垮并殺死,但得益于自身干擾素的早期預(yù)警機(jī)制,部分蝙蝠細(xì)胞成功地使自己擺脫了病毒感染。在澳大利亞黑狐蝠細(xì)胞中,免疫反應(yīng)更為成功。

「想想細(xì)胞單層上的病毒,就像森林里燃燒的火焰。」布魯克說(shuō),有些細(xì)胞有應(yīng)急毛毯,大火略過(guò)卻沒(méi)有傷害它們,但最后,系統(tǒng)中仍然有一些病毒細(xì)胞。存活下來(lái)的細(xì)胞繼續(xù)繁殖,為病毒提供新的攻擊目標(biāo),所以病毒在蝙蝠的整個(gè)生命中形成了周期潛伏性的感染。

布魯克及其團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的蝙蝠免疫系統(tǒng)模型,在電腦上模擬了他們的實(shí)驗(yàn)。

研究人員表示,結(jié)果表明擁有一個(gè)真正強(qiáng)大的干擾素系統(tǒng),將有助于這些病毒在宿主體內(nèi)存活?!?/span>當(dāng)你有一個(gè)更高的免疫反應(yīng)時(shí),你就能使一些細(xì)胞免受感染,病毒實(shí)際上可以提高它的復(fù)制速度卻不會(huì)對(duì)宿主造成傷害。但當(dāng)病毒擴(kuò)散到人類身上時(shí),我們就沒(méi)有這種抗病毒機(jī)制了。

在上圖的病毒感染模型中,當(dāng)澳大利亞黑狐蝠細(xì)胞受到病毒入侵時(shí),一些細(xì)胞會(huì)迅速將自己隔離起來(lái),不受感染,因?yàn)橐徊糠忠呀?jīng)感染死亡的細(xì)胞會(huì)快速釋放干擾素,對(duì)未被感染的細(xì)胞發(fā)出預(yù)先警告。

布魯克及其團(tuán)隊(duì)目前正在設(shè)計(jì)一個(gè)更正式的蝙蝠疾病進(jìn)化模型,以便更好地了解病毒對(duì)其他動(dòng)物和人類的擴(kuò)散。布魯克說(shuō):「為了能夠預(yù)測(cè)感染的出現(xiàn)、傳播和傳播,了解感染的發(fā)展軌跡是非常重要的。

把病毒傳給人類,是蝙蝠的錯(cuò)嗎?

雖然蝙蝠可以耐受諸多致命性病毒,但當(dāng)這些蝙蝠來(lái)源的病毒進(jìn)入缺乏快速反應(yīng)免疫系統(tǒng)的動(dòng)物體內(nèi)時(shí),病毒便會(huì)迅速擊垮新宿主,導(dǎo)致高致死率。

布魯克說(shuō):「有些蝙蝠能夠產(chǎn)生這種強(qiáng)大的抗病毒反應(yīng),而且還能與抗炎反應(yīng)相平衡。如果人類機(jī)體也采取同樣的抗病毒策略,那么我們的免疫系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的炎癥,但蝙蝠似乎特別適合于避免免疫病理學(xué)的威脅。」

研究人員指出,破壞蝙蝠的棲息地似乎會(huì)給動(dòng)物造成壓力,并使它們的唾液、尿液和糞便中釋放出更多的病毒,從而可能感染其他動(dòng)物。

許多蝙蝠來(lái)源的病毒,正是通過(guò)其它動(dòng)物媒介傳染給人類。比如,SARS 通過(guò)果子貍傳染給人類,MERS 通過(guò)駱駝傳播,埃博拉病毒通過(guò)大猩猩和黑猩猩傳播,尼帕(Nipah)病毒通過(guò)豬,亨德拉病毒通過(guò)馬,馬爾堡病毒通過(guò)非洲綠猴等傳染給人類。

埃及果蝠 (Rousettus aegyptiacus) 是馬爾堡病毒 (Marburg virus) 的宿主,這種病毒可以感染猴子,并傳播給人類,引發(fā)致命的出血熱

雖然蝙蝠是適應(yīng)性最強(qiáng)的哺乳動(dòng)物之一,但在現(xiàn)代人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響下,自然環(huán)境發(fā)生重大變化,使原有的生態(tài)平衡遭到破壞。許多環(huán)境已不適于蝙蝠的生存,特別是山洞的旅游開發(fā),使它們的分布范圍和數(shù)量已大大減少。用于消滅昆蟲的毒劑和木材保護(hù)藥劑等把它們?cè)诙叩臅r(shí)候藥死,許多錯(cuò)誤的觀念也使人類大批地捕殺它們。一些種類棲居的空心樹木被伐掉了,廢墟被拆除或者被重修得嚴(yán)絲無(wú)縫,使其無(wú)法生存。

據(jù)《每日郵報(bào)》報(bào)道,前段時(shí)間的澳洲大火使得大約有 65 萬(wàn)只蝙蝠涌入了澳大利亞多個(gè)大城市。而且據(jù)報(bào)道,在澳大利亞,已經(jīng)至少有三例人感染了蝙蝠所攜帶的致命病毒。

實(shí)際上,人類與蝙蝠的交集并不多,蝙蝠像大多數(shù)野生動(dòng)物一樣,也在避免與人類接觸。但病毒更可能先從蝙蝠傳到野生動(dòng)物上,而很多人亂吃野味,往往一不小心就釀成悲劇。

布魯克說(shuō):「對(duì)蝙蝠的環(huán)境威脅加劇,可能會(huì)增加人畜共患病的威脅?!顾诿绹?guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)資助的蝙蝠監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中工作,該項(xiàng)目目前正在馬達(dá)加斯加、孟加拉國(guó)、加納和澳大利亞開展。這項(xiàng)名為「蝙蝠一號(hào)健康」的項(xiàng)目探索了蝙蝠棲息地的喪失與蝙蝠病毒向其他動(dòng)物和人類擴(kuò)散之間的聯(lián)系。

消滅蝙蝠?還是保護(hù)蝙蝠?

首先,不要抱有任何幻想,去隨意消滅一個(gè)成功進(jìn)化出來(lái)的物種,一是不能這樣做,二是對(duì)于人類來(lái)說(shuō)幾乎做不到。

在當(dāng)今時(shí)代,保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)是全人類的共識(shí)。蝙蝠作為世界上分布最廣、種群數(shù)量最多、進(jìn)化最成功的哺乳動(dòng)物類群之一,一直以來(lái)在維持地球生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面發(fā)揮著不可忽視的作用。

比如,作為唯一真正具有飛行能力的哺乳動(dòng)物,蝙蝠幫助森林中植物傳播種子的能力比其他哺乳動(dòng)物更為突出,有研究發(fā)現(xiàn),蝙蝠是熱帶被毀棄的森林的主要再造者,在有些情況下使熱帶森林開始再生所需的第一批「先鋒植物」的種子 95%以上都是蝙蝠傳播的。蝙蝠不僅是種子的傳播者,還是花粉的傳授者,是許多農(nóng)、林及衛(wèi)生害蟲的天敵。

而且,作為自然界 BUG 一般的存在,蝙蝠這一物種對(duì)于人類來(lái)說(shuō),具有巨大的科研價(jià)值。對(duì)蝙蝠的科學(xué)研究,不僅催生了眾所周知的雷達(dá)技術(shù),現(xiàn)在也已經(jīng)極大推動(dòng)了醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步和相關(guān)藥物的開發(fā)。

所以,為了保護(hù)整個(gè)生態(tài)穩(wěn)定,也為了我們自己,人類不應(yīng)該、也沒(méi)有權(quán)力去消滅蝙蝠這一物種。

事實(shí)上,人類與蝙蝠之間最好的相處方式,便是互不打擾。解決蝙蝠病毒感染問(wèn)題的關(guān)鍵也不是使蝙蝠滅絕,而是要保護(hù)野生動(dòng)物的自然棲息地,合理利用資源,減少人類棲息地對(duì)動(dòng)物棲息地的破壞。

比如,為了保護(hù)蝙蝠,也為了保護(hù)我們自己,不要去招惹他們,不要吃野味,更不要直接吃蝙蝠!

參考:

https://news./2020/02/10/coronavirus-outbreak-raises-question-why-are-bat-viruses-so-deadly/

https:///articles/48401

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