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蝙蝠为什么成为超级病毒库

时间:2020-03-17 10:07:21 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

病毒不能独立复制和存活,必须找到宿主的“寄生”。大多数感染人类的病毒可以感染其他动物。许多动物病毒在变异后也会感染人类。蝙蝠是自然界中最重要的超级病毒库,可以感染数百种对人类致命的病毒,但它们通常不会出现症状。这是为什么?

蝙蝠最有可能是新型冠状病毒的来源。图片来源是为什么蝙蝠是新冠状病毒的天然宿主。

蝙蝠属于翼手目,是唯一能连续飞行的哺乳动物。在一些地方,它通常被称为“盐鼠”蝙蝠在世界上分布广泛,数量众多,是仅次于啮齿动物的第二大动物群。已知物种超过1200种,占世界上所有哺乳动物物种的20%。大多数蝙蝠以昆虫为食。大约30%的蝙蝠以水果和花蜜为食。只有3种动物以动物血液为食。蝙蝠对维持生态平衡非常重要。大多数种类的蝙蝠生活在热带和亚热带雨林或洞穴中,远离人类活动,通常在晚上活动。如果我们不打扰它们,它们一般不会进入人类的视线,但是一些致命传染病的爆发已经使蝙蝠一次又一次成为人们关注的对象。

2年12月初,湖北省武汉市开始出现病毒性肺炎019例。一月初,中国科学家开始从病人身上分离出病毒。事实证明,这种肺炎的病原体,如2003年爆发的严重急性呼吸综合征(非典)和2012年爆发的中东呼吸综合征(火星),是冠状病毒,也就是说,遗传物质是单链核糖核酸,病毒包膜表面覆盖着冠状突起,因此被命名为新型冠状病毒

由于肺炎早期的许多患者都与销售水产品和野生动物的海鲜市场有关,科学家们普遍怀疑海鲜市场的野生动物通过新型冠状病毒传染给了市场工作人员或顾客,导致了武汉市肺炎疫情的爆发,并最终席卷了中国其他地区甚至世界,在全球范围内造成了10万人感染和3000多人死亡。如果我们能够找到新的冠状病毒的来源,对于预防和控制肺炎的流行,特别是对于防止将来新的爆发是非常重要的。

2020年2月初,中国科学院武汉病毒研究所的石研究小组在国际著名学术期刊《自然》网上发表了一篇研究论文,认为新冠状病毒的自然宿主可能是蝙蝠。史的团队从一些新的冠状病毒肺炎患者中分离出冠状病毒,并完成了基因组测序。发现新冠状病毒与非典冠状病毒的基因组相似度仅为80%左右,但与云南省从中国犀牛蝙蝠中分离出的冠状病毒鼠13有96%的相似度。此外,两者之间spike蛋白基因的同源性为93%,spike蛋白是决定冠状病毒感染人类能力的关键蛋白,具有很高的突变率相对而言,新冠状病毒的刺突蛋白基因和氨基酸与非典冠状病毒相似性较低。

同一天,复旦大学张永珍的团队也在《自然》杂志上发表了一篇论文。他们发现新冠状病毒的基因组与浙江舟山市的一组蝙蝠传染性非典型肺炎相关冠状病毒(属于一个传染性非典型肺炎冠状病毒家族)有89%的相似性。此外,国内外许多研究小组发现,这种新的冠状病毒的基因组与蝙蝠体内其他与非典相关的冠状病毒非常相似。因此,像非典冠状病毒和中东呼吸综合征冠状病毒一样,新冠状病毒的最终自然宿主最有可能是蝙蝠。这一结论已被国内外学术界普遍认可。

bat最初是一个超级病毒数据库

。事实上,早在2005年,武汉病毒研究所的石团队和中国香港大学的科研团队就独立地发现了非典病毒的自然宿主是菊头蝠此后,几个研究小组从分布在中国、东南亚和欧洲许多省份的蝙蝠身上发现了与非典相关的冠状病毒。在接下来的十年左右,石的团队一直在努力寻找非典冠状病毒的天然来源。经过五年的调查,2017年,他们终于在云南省昆明市附近的一个山洞里发现了蝙蝠身上所有非典病毒的遗传因子。因此,科学家推测非典冠状病毒是由几个蝙蝠非典相关冠状病毒在这个洞穴或其他地方进行一系列基因重组而形成的。也就是说,当不同的与非典有关的冠状病毒在同一宿主体内时,它们将在病毒之间交换基因,并且来自不同来源的病毒基因可能重组在一起,最终形成致命的非典冠状病毒。

MERS冠状病毒的自然宿主也是蝙蝠,中间宿主是骆驼。早在1983年,人们就已经在骆驼身上检测到MERS冠状病毒感染,所以科学家推测MERS冠状病毒更容易发生基因重组。自2012年沙特阿拉伯爆发以来,中东呼吸综合征疫情已在全球范围内感染了2000多人,死亡率为35%科学家们已经观察到,MERS冠状病毒的尖峰蛋白基因和另一个基因与其他基因组位置的来源不一致。据推测,一些与MERS相关的冠状病毒在蝙蝠、骆驼或蝙蝠和骆驼之间经历了多重基因重组,最终形成了能感染人类的MERS冠状病毒。

除了新的冠状病毒、非典冠状病毒和中东呼吸综合征冠状病毒外,蝙蝠还可能感染数百甚至数千种病毒。蝙蝠无疑是最大的病毒库之一在美国国际开发署的资助下,哥伦比亚大学和加州大学戴维斯分校的研究人员在20个国家(地区)进行了动物源性病毒流行病学调查。他们在动物间传播风险最大的地区(包括森林砍伐、生态旅游和动物保护区)对近20,000只蝙蝠、啮齿动物、非人灵长类动物和人类进行了取样和测试研究人员鉴定了100种不同的冠状病毒,发现蝙蝠含有98%以上的病毒。这些蝙蝠来自12个科的282种蝙蝠从所有1200种蝙蝠来看,他们估计全世界蝙蝠携带了3204种冠状病毒,其中大多数尚未被发现和描述。根据美国科罗拉多州立大学的一项研究,蝙蝠可以携带60多种导致人畜共患疾病的病毒,如埃博拉病毒、马尔堡病毒、汉坦病毒、亨德拉病毒和尼帕病毒,仅次于啮齿动物。研究人员测试了野生蝙蝠的病毒。图片来源CNN


蝙蝠有一种特殊的免疫机制

为什么蝙蝠会成为天然的超级病毒宿主?

的第一个原因可能是蝙蝠的生理特征适合病毒“寄生”蝙蝠是高密度的群居动物。例如,墨西哥每平方米有多达3000只狗吻蝙蝠,每个栖息地有多达数百万只蝙蝠。这种高密度的社会生活方式使得病毒更容易在一群蝙蝠中传播。其次,蝙蝠具有远距离飞行能力和广泛的活动范围,因此飞行能力适用于将不同的病毒转移到新的蝙蝠种群,并促进病毒重组。蝙蝠寿命很长。大多数蝙蝠的平均寿命是4-5年,有些种群的寿命可达30年。相比之下,老鼠的平均寿命只有1-3年。因此,长寿蝙蝠也适合病毒在体内长期存活。

的第二个原因可能是蝙蝠的体温过高,特别是在飞行中,这可以抑制病毒的快速繁殖。蝙蝠是唯一能真正飞翔的哺乳动物。在飞行过程中,它们会产生大量热量来提高体温,这类似于“发烧”,并能抑制病毒的复制。众所周知,病毒进入人体后,可以利用宿主细胞快速复制新病毒。人体免疫系统的主要防御机制是通过发烧来提高体温,这与发烧效应相似。蝙蝠在飞行过程中体温可升至38℃~41℃,从而抑制病毒的复制,减少体内的病毒载量,加速机体的免疫反应,进而减少病毒对机体的伤害。

的第三个原因可能是蝙蝠有一个特殊的免疫系统。更多的研究表明,与人类或其他哺乳动物倾向于主动攻击和杀死病毒的免疫系统不同,蝙蝠对病毒的反应是“忍辱负重”。他们既不能让病毒过于嚣张,也不能彻底消灭病毒,努力与病毒和平相处。由于这个原因,蝙蝠进化出了一些特殊的免疫机制,并表现出很强的免疫耐受性。2018年5月,波士顿大学医学院的研究人员在《细胞》杂志上报道称,在对一只埃及蝙蝠的基因组进行测序后,他们发现这些蝙蝠免疫系统中的先天免疫反应减弱,只会对入侵的病毒采取温和的免疫反应,因此不会表现出强烈的免疫病理。他们还推测,蝙蝠体内抑制性免疫反应的存在,导致对病毒的耐受性增加,可能是蝙蝠主要的抗病毒防御策略。2019年2月,中国科学院武汉病毒研究所和其他机构的研究人员在《自然微生物》杂志上报道称,蝙蝠还有抑制身体炎症反应的机制,以确保免疫系统不会对病毒入侵反应过度。

表明,蝙蝠是当之无愧的超级病毒仓库,但人类无法消灭它们,因为蝙蝠负责维持昆虫的生态平衡,抑制蚊子的过度繁殖,并帮助热带植物传播花朵和授粉。我们能做的就是不去打扰蝙蝠和其他野生动物,更不用说把这些野生动物当作菜肴了。这可能是防止未来新疫情爆发的最有效方法。

冠状病毒宿主图,图片修改自《自然评论微生物学》

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