網(wǎng)上一些文章習(xí)慣把這歸因于蝙蝠較高的體溫,說(shuō)病毒在高體溫下無(wú)法復(fù)制。如果這樣的話,當(dāng)蝙蝠冬眠的時(shí)候,體溫只有6-30℃,病毒為什么不在這個(gè)時(shí)候大量復(fù)制呢?還有的人說(shuō)是因?yàn)轵鸬腄NA修復(fù)能力,這項(xiàng)能力對(duì)消除自身有害突變有重要意義,是蝙蝠長(zhǎng)壽而且很少患癌癥的法寶,與抵御病毒感染關(guān)系也不大。那么,蝙蝠不生病的真實(shí)原因是什么呢?
斯里蘭卡的蝙蝠
蝙蝠如何與病毒和平共處?
哺乳動(dòng)物防御病毒的機(jī)制大同小異。首先是發(fā)現(xiàn)異己成分,然后啟動(dòng)炎癥反應(yīng),將病毒及其感染病毒的細(xì)胞都?xì)⑺溃瑥亩鴱氐紫麥绮《尽?/strong>我們知道,作為地球上最簡(jiǎn)單的生命形式,病毒沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu),只是個(gè)遺傳物質(zhì)核酸(包括DNA和RNA)加上蛋白質(zhì)外殼。當(dāng)侵染細(xì)胞的時(shí)候,核酸進(jìn)入宿主細(xì)胞內(nèi),而蛋白質(zhì)外殼就此扔掉。
真核生物的遺傳物質(zhì)DNA主要存在于細(xì)胞核內(nèi),少量在線粒體和葉綠體中。因此,細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有游離DNA是個(gè)非常危險(xiǎn)的信號(hào),很可能就是入侵的病毒。哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)有兩類特殊的蛋白質(zhì),分別是細(xì)胞質(zhì)DNA感受器和炎性小體。細(xì)胞質(zhì)DNA感受器能識(shí)別游離DNA,激活炎性小體,后者迅速啟動(dòng)炎癥反應(yīng),并誘導(dǎo)被病毒侵染的細(xì)胞死亡。
炎癥反應(yīng)就是我們俗稱的“發(fā)炎”,以犧牲少量被侵染的細(xì)胞為代價(jià),換取整個(gè)機(jī)體的安全,通常來(lái)講對(duì)機(jī)體是有好處的。
炎癥以發(fā)熱、發(fā)紅、腫脹和疼痛為特點(diǎn)
這套機(jī)制對(duì)多數(shù)哺乳動(dòng)物都很適用,唯獨(dú)對(duì)蝙蝠不適用。作為哺乳動(dòng)物中唯一的空軍,蝙蝠體溫超過(guò)40℃,代謝率非常高,經(jīng)常有DNA損傷并被釋放到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。如果蝙蝠的機(jī)體一發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)游離DNA片段就啟動(dòng)炎癥反應(yīng),那么蝙蝠整天不是這里發(fā)炎就是那里發(fā)炎,將會(huì)對(duì)它的正常組織細(xì)胞造成極大傷害。
經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn),蝙蝠的免疫系統(tǒng)和其他哺乳動(dòng)物很相似,但唯獨(dú)缺少PYHIN基因座,表達(dá)AIM2細(xì)胞質(zhì)DNA感受器和IFI16炎癥小體的基因都位于這個(gè)基因座內(nèi)。
中科院病毒研究所對(duì)中華菊頭蝠、大衛(wèi)鼠耳蝠和中央狐蝠三種蝙蝠進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)蝙蝠的細(xì)胞質(zhì)DNA感受器以及炎癥反應(yīng)都是被抑制的。當(dāng)蝙蝠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)游離核酸(包括病毒),只會(huì)產(chǎn)生輕度的炎癥反應(yīng),而不像其他哺乳動(dòng)物那樣如臨大敵。
研究表明,炎癥的減輕并沒(méi)有導(dǎo)致蝙蝠體內(nèi)病毒濃度的顯著增加,這是因?yàn)轵鸬难装Y反應(yīng)雖是被削弱的,但沒(méi)有完全消除。病毒被允許繼續(xù)在蝙蝠體內(nèi)生存,但過(guò)度增殖受到抑制,無(wú)法在蝙蝠體內(nèi)興風(fēng)作浪。
蝙蝠和人體面對(duì)病毒侵襲時(shí)的不同反應(yīng),最終結(jié)果是蝙蝠只產(chǎn)生了輕度免疫反應(yīng),而人體產(chǎn)生了強(qiáng)烈免疫反應(yīng)
炎癥說(shuō)到底是一種“殺敵一千,自損八百”的防御機(jī)制,雖然通常情況下對(duì)機(jī)體有益,但有時(shí)過(guò)激的炎癥會(huì)對(duì)動(dòng)物體造成損害。特別是,如果免疫系統(tǒng)殺死了大量細(xì)胞,并已經(jīng)筋疲力竭,仍沒(méi)有控制住病毒,那動(dòng)物體就非常危險(xiǎn)了。這時(shí)如果病毒卷土重來(lái),或發(fā)生繼發(fā)性細(xì)菌感染,免疫系統(tǒng)將無(wú)法組織起有效的抵抗,動(dòng)物就只有死路一條了。因此,與其他動(dòng)物非要和病毒斗個(gè)你死我活的做法相比,蝙蝠與病毒和平共處的策略不可謂不高明。
蝙蝠與病毒的協(xié)同進(jìn)化
病毒與宿主在長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化中進(jìn)行生存博弈,最終將達(dá)成一種平衡。對(duì)宿主來(lái)說(shuō),在病毒侵襲下存活率高的個(gè)體有生存優(yōu)勢(shì),能留下更多后代,后代將遺傳到父母的優(yōu)勢(shì)基因。而對(duì)病毒來(lái)說(shuō),傳播能力固然越強(qiáng)越好,致病和致死能力卻是越弱越好,因?yàn)橐坏┧拗魉劳?,它體內(nèi)的病毒都會(huì)隨之死亡,宿主活得越久,病毒傳播出去的機(jī)會(huì)就越多。
澳洲穴兔與粘液瘤病毒的協(xié)同進(jìn)化,病毒的毒性越來(lái)越弱
宿主和病毒協(xié)同進(jìn)化的最終結(jié)果,一定是宿主對(duì)病毒的抵抗力越來(lái)越強(qiáng),病毒傳播能力越來(lái)越強(qiáng)、毒性卻越來(lái)越弱。下面舉個(gè)例子,歐洲穴兔的入侵和泛濫對(duì)澳洲生態(tài)造成了很大破壞,這讓澳洲人頭疼不已。無(wú)奈之下他們使用了生物武器,在1950年將粘液瘤病毒有意釋放到兔子當(dāng)中,結(jié)果導(dǎo)致澳洲的兔子數(shù)量迅速?gòu)?億只下降到1億只。
就在澳洲人以為粘液瘤病毒將徹底解決掉兔子的時(shí)候,病毒和兔子之間卻好像達(dá)成了某種默契,病毒毒性越來(lái)越弱,兔子免疫力卻越來(lái)越強(qiáng)。到1991,兔子數(shù)量恢復(fù)到2~3億只。人們?yōu)榱讼麥缤米樱衷?996年使用了杯狀病毒,2012年使用了毒性極強(qiáng)的K5病毒,至今仍無(wú)法控制住兔子?,F(xiàn)在,人們已經(jīng)意識(shí)到,單靠病毒消滅兔子是不現(xiàn)實(shí)的。
在自然選擇壓力下,病毒一定會(huì)漸漸在遺傳和生物化學(xué)上進(jìn)行優(yōu)化,最終達(dá)到理想狀態(tài)——持續(xù)傳播而不引起宿主的嚴(yán)重疾病。因此,病毒對(duì)原生宿主總是友好的,而一旦進(jìn)入新宿主體內(nèi)往往掀起一陣血雨腥風(fēng)。不光是蝙蝠,其他野生動(dòng)物和我們?nèi)祟愺w內(nèi)都藏有很多病毒而相安無(wú)事,而這些病毒一旦進(jìn)入其他生物體內(nèi)就可能造成嚴(yán)重后果。在這一點(diǎn)上,蝙蝠和其他動(dòng)物沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。
入侵澳洲的穴兔
蝙蝠為什么有那么多病毒?
蝙蝠與其他哺乳動(dòng)物的一個(gè)重要區(qū)別,就是它體內(nèi)的病毒種類似乎特別多,這是由多種原因造成的。蝙蝠會(huì)飛,活動(dòng)能力遠(yuǎn)勝其他哺乳動(dòng)物,而且它很長(zhǎng)壽,相似體型的老鼠只能活1~3年,它卻能活30~40年,因此蝙蝠有機(jī)會(huì)比其他哺乳動(dòng)物接觸和積累更多病毒。
此外,蝙蝠的群居習(xí)性使某一個(gè)體身上的病毒很容易在整個(gè)種群內(nèi)傳播。蝙蝠的群體規(guī)模非常大,經(jīng)常成千上萬(wàn)。尤其是溫帶蝙蝠冬眠的時(shí)候,有時(shí)數(shù)以百萬(wàn)的蝙蝠都擠在一個(gè)洞里。如著名的布拉肯蝙蝠洞,里面居然住著200萬(wàn)只巴西犬吻蝠。
更重要的是,蝙蝠還廣泛存在著不同種混居的情況,蝙蝠學(xué)者在調(diào)查中很少發(fā)現(xiàn)一個(gè)蝙蝠洞中只住一種蝙蝠的情形。例如在錦陽(yáng)的調(diào)查就顯示,大足鼠耳蝠、中華鼠耳蝠和水鼠耳蝠廣泛存在混群現(xiàn)象。
大群蝙蝠倒掛在樹(shù)上
不同蝙蝠混群很容易發(fā)生交叉感染,病毒很方便在不同物種之間傳播,多種蝙蝠甚至不同科、屬都共享一個(gè)病毒庫(kù)。拿蝙蝠和老鼠做一下對(duì)比,雖然老鼠物種數(shù)量(2300種)是蝙蝠(1200種)的兩倍,但它們攜帶的人獸共患病毒種類卻差不多,蝙蝠是62種,老鼠是68種。就單一物種來(lái)說(shuō),蝙蝠攜帶的病毒種類平均是老鼠的兩倍,因此是比老鼠更危險(xiǎn)的傳染源。
在長(zhǎng)期演化過(guò)程中,蝙蝠也適應(yīng)了多病毒的環(huán)境。它的原生抗體庫(kù)更大,不需經(jīng)過(guò)特異性免疫應(yīng)答即可產(chǎn)生高親和力的抗體,而多數(shù)哺乳動(dòng)物只有在遭到同一種病毒再次感染的時(shí)候才能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
此外,蝙蝠細(xì)胞里干擾素活性較高,病毒的過(guò)度增殖受到了抑制。前面我們已經(jīng)講了,蝙蝠的炎癥反應(yīng)較弱,不會(huì)通過(guò)炎癥反應(yīng)激活大量的干擾素,可見(jiàn)蝙蝠把免疫工作做到了平時(shí),令病毒對(duì)它的細(xì)胞無(wú)可奈何。而多數(shù)哺乳動(dòng)物平時(shí)沒(méi)有維持高水平的干擾素,試圖只靠臨門一腳的免疫反應(yīng)消滅病毒,遇到毒性不是很強(qiáng)的病毒尚能應(yīng)對(duì),而遇到毒性很強(qiáng)的病毒只會(huì)使自身免疫系統(tǒng)不堪重負(fù),反而使病毒大量增殖,把身體搞垮。
蝙蝠和人體遭到病毒感染時(shí)的不同反應(yīng),蝙蝠體內(nèi)高水平的干擾素是關(guān)鍵
蝙蝠的病毒為什么那么危險(xiǎn)?
如前所述,病毒與新宿主接觸伊始容易引發(fā)嚴(yán)重后果,這符合進(jìn)化規(guī)律。然而,蝙蝠攜帶的病毒似乎對(duì)其他動(dòng)物特別危險(xiǎn)。例如,埃博拉病毒與蝙蝠相安無(wú)事,到了人體內(nèi)就成了世界上最危險(xiǎn)的病毒,它的生物安全等級(jí)為最高的四級(jí),而著名的艾滋病毒才是三級(jí)。這種病毒在非洲爆發(fā)過(guò)兩次,每次都造成了尸橫遍野的慘象。
前面已經(jīng)講到,蝙蝠由于會(huì)飛、長(zhǎng)壽和群居等特點(diǎn),身體里攜帶的病毒特別多,然而很多鳥(niǎo)類同樣有這些特點(diǎn),為什么鳥(niǎo)類就不會(huì)給人傳播那么致命的病毒?原因就是,蝙蝠與人一樣都是哺乳動(dòng)物。
動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜具有半透膜的特性,只允許水分、脂質(zhì)等部分小分子自由通過(guò),有機(jī)大分子要想進(jìn)出就需要借助細(xì)胞膜上的載體蛋白。載體蛋白具有特異性識(shí)別功能,只允許具有某種特異結(jié)構(gòu)的分子通過(guò),如葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白只負(fù)責(zé)運(yùn)輸葡萄糖。病毒要想進(jìn)入細(xì)胞,必須具有這樣的特異結(jié)構(gòu),把自己冒充成細(xì)胞需要的某種大分子,騙載體蛋白給它開(kāi)門。這樣,這種特異結(jié)構(gòu)就成了病毒進(jìn)出細(xì)胞的“鑰匙”。
病毒進(jìn)入細(xì)胞示意圖
載體蛋白負(fù)責(zé)重要分子進(jìn)出細(xì)胞,因而進(jìn)化相當(dāng)保守,大多數(shù)哺乳動(dòng)物的載體蛋白都很相似。蝙蝠體內(nèi)的病毒往往也有進(jìn)入我們細(xì)胞的“鑰匙”,換言之,我們的細(xì)胞膜上有這些病毒的受體。
而鳥(niǎo)類與哺乳動(dòng)物分化有3億年之久了,載體蛋白差異很大,鳥(niǎo)類的病毒很難再侵染哺乳動(dòng)物的細(xì)胞。所以,能同時(shí)侵染人和鳥(niǎo)類的病毒少之又少,較常見(jiàn)的只有禽流感,而且禽流感在人與人之間傳播的能力不強(qiáng)。
蝙蝠的病毒庫(kù)是高度封閉的。蝙蝠的病毒庫(kù)雖然在種內(nèi)以及不同種蝙蝠之間是共享的,但幾千萬(wàn)年來(lái)與其他哺乳動(dòng)物交流甚少。由于蝙蝠會(huì)飛,而且休息地常位于其他哺乳動(dòng)物難以到達(dá)的地方,它一直缺乏哺乳動(dòng)物天敵,這就切斷了蝙蝠病毒進(jìn)入其他哺乳動(dòng)物體內(nèi)的主要途徑。協(xié)同進(jìn)化的原理前面已經(jīng)講了,越是陌生的病毒,越能引起致死甚至災(zāi)難性的后果。
西表豹貓:貓科中唯一的蝙蝠捕食者
我粗略查閱了文獻(xiàn),現(xiàn)存約40種貓科動(dòng)物中只有西表島的豹貓以當(dāng)?shù)睾鹱鳛橹匾C物,我國(guó)南方有種白腹巨鼠很喜歡吃蝙蝠,除此之外蝙蝠就沒(méi)有哺乳動(dòng)物天敵了。犬科是哺乳動(dòng)物中的重要捕食者,然而36種犬科動(dòng)物沒(méi)有一種捕食蝙蝠。與之相比,老鼠就有許許多多哺乳動(dòng)物天敵。現(xiàn)在,蝙蝠的第三種哺乳動(dòng)物天敵已經(jīng)出現(xiàn)了,就是人類中的某些吃貨。食用野生蝙蝠是非常危險(xiǎn)的,如同打開(kāi)裝有眾多致命病毒的“潘多拉盒子”。
還有一個(gè)比較巧合的原因是體溫問(wèn)題。多數(shù)哺乳動(dòng)物的體溫在37℃左右,如人類和老鼠為36-37.5℃,貓、狗為38-39℃,大象為36℃,鯨為37-38℃。而蝙蝠為了適應(yīng)飛行帶來(lái)的高代謝率,體溫高達(dá)40℃以上。當(dāng)蝙蝠攜帶的病毒侵染其他動(dòng)物,引發(fā)炎癥反應(yīng)的發(fā)熱,就是我們通常說(shuō)的發(fā)燒。這本來(lái)是有助于殺死病毒的,這些在蝙蝠體內(nèi)住慣了的病毒反而更舒服了,這下子又找到家的感覺(jué)了。
每種野生動(dòng)物身體里都攜帶著我們意想不到的病毒,這是病毒與宿主協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。而由于蝙蝠特殊的生理特性,體內(nèi)的病毒比其他野獸更多、更危險(xiǎn),我們千萬(wàn)不要觸碰這個(gè)潘多拉盒子。珍愛(ài)生命,遠(yuǎn)離野味,這不僅是保護(hù)野生動(dòng)物,也是保護(hù)我們?nèi)祟愖约骸?/strong>