攜帶多種致命病毒 世界頭號「毒王」為何活得很好

京港台:2020-2-26 09:48| 來源:科普中國網 | 我來說幾句

攜帶多種致命病毒 世界頭號「毒王」為何活得很好

來源:倍可親(backchina.com)

  1998年和1999年,一些蝙蝠體內的尼帕病毒感染了部分生豬(中間宿主),進而感染了養豬的農戶,最終導致馬來西亞和新加坡上百人被病毒感染。

  2002年,源自菊頭蝠的SARS病毒感染了果子狸等野生動物,隨著這些「野味」被端上餐桌,SARS疫情開始在全球蔓延。

  2019年底爆發的新冠狀病毒,很大的可能也是由蝙蝠通過中間宿主感染了人類。

  蝙蝠究竟是怎樣一種動物,為什麼它能攜帶如此恐怖的病毒?

  

  圖片來源:Veer圖庫

  蝙蝠:自然活體病毒庫

  蝙蝠的生活環境陰暗、擁擠、悶熱、潮濕,堪稱病毒滋生的完美溫床。它們棲息的山洞洞頂每平方米可以聚集多達1800隻成年蝙蝠和超過5000隻的幼年蝙蝠,洞底則堆積著蝙蝠的代謝廢渣和部分蝙蝠的屍體。可以說這裡有病毒滋生和快速增殖所需要的一切條件。

  

  山洞中的蝙蝠圖片來源:Veer圖庫

  實際上,蝙蝠堪稱「大自然活體病毒庫」,攜帶著很多令人聞之色變的病毒:狂犬病病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒、重症急性呼吸綜合征(SARS)病毒、中東呼吸綜合征(MERS,也被稱為「新SARS」)病毒,埃博拉病毒,等等。

  李寧(中國科學院微生物研究所)、晏志鵬(河北工程大學)

  蝙蝠攜帶這麼多致命病毒,為什麼自己沒事?

  作為如此多致命病毒的原始宿主,蝙蝠是如何確保自己安然無恙的呢?

  有人認為是蝙蝠較高的體溫有效抑制了病毒的活性。的確,蝙蝠在飛行時代謝水平很高,消耗的能量是其他同體型哺乳動物的3倍。受此影響,其體溫在飛行時也會急劇升高。長期的進化使蝙蝠耐受的體溫變化範圍很大(-7.5℃— 48.5℃)。更高的體溫抑制了病毒的活性,甚至能殺死病毒。

  但較高的體溫並不是蝙蝠能攜帶多種致命病毒卻能安然無恙的唯一原因。隨著研究的深入,人們發現蝙蝠活動的時間可能僅占其生命的1/15 — 1/20,其餘的時間都在睡眠。睡眠狀態下的蝙蝠代謝水平較低、體溫也並不高,但是蝙蝠依舊可以保持健康。很顯然,除了較高的體溫之外,蝙蝠應該還有其他「高招」對付病毒。

  這個「高招」就是蝙蝠的免疫系統。在高等生物中,遺傳物質DNA通常被局限在細胞核和線粒體中。而在細胞質中發現的任何DNA,要麼源自受損的細胞核或線粒體,要麼源自入侵的細菌或DNA病毒。這就意味著一旦細胞質中存在DNA,機體就要啟動「防禦措施」了。機體中響應這一信號的物質是「干擾素刺激蛋白(STING)」。一旦在細胞質中「發現」DNA,STING會立即觸發合成干擾素,進而啟動免疫反應清除病毒。

  然而,免疫系統過度被激活則會造成新的問題,很多病毒之所以對人類產生致命影響,是因為感染引發了過激的干擾素和炎症因子反應。這種免疫系統過度被激活被稱為「炎症因子風暴」。「炎症因子風暴」可能導致器官功能衰竭,最終威脅生命。

  蝙蝠飛行伴隨消耗大量能量,期間會有線粒體中的DNA作為副產物釋放到細胞質中。如果像人類一樣、啟動過激的免疫反應,則飛行對於蝙蝠而言無異於自殺。但研究發現,蝙蝠的STING基因序列存在突變,使得其促進干擾素生成的作用被大幅降低。因此無論是線粒體受損還是病毒入侵,蝙蝠都不會出現過激的免疫反應,一切依然「有條不紊」、「井然有序」。

  此外,蝙蝠還能有效避免對抗病毒的過程對機體造成過大損傷。蝙蝠的免疫系統快速響應病原體入侵的同時,會釋放抑炎因子,這能有效控制過激炎症反應。實驗表明,人、小鼠、和蝙蝠同樣受到甲型流感病毒、MERS病毒的感染時,蝙蝠的炎症明顯更為輕微。有研究者稱:「蝙蝠最擅長解決它們不斷發炎的問題。」

  但是千萬不要認為,蝙蝠的免疫系統由於缺乏干擾素激活而形同虛設。恰恰相反,蝙蝠的免疫系統時時處於「高度戒備」狀態。

  對於人類而言,身體往往是感覺到病毒入侵后才合成干擾素,免疫系統也隨之進入活躍狀態。一旦病毒趁著免疫系統尚未完全激活就「大舉入侵」,很可能導致病情的急劇惡化,甚至致命。而蝙蝠的體內始終存在干擾素,其免疫系統是一直處於活躍狀態的。STING蛋白的變異只是避免蝙蝠體內生成過多干擾素,防止過激免疫反應。

  依靠「隨時戒備」、「調控得當」的免疫系統,蝙蝠有效的遏制了病毒在體內泛濫,同時還成功的避免了自己在對抗病毒過程中承受傷害。與其說蝙蝠「百毒不侵」,倒不如說它進化出了和病毒共處的能力。

  而能在蝙蝠體內立足的病毒,經過了蝙蝠免疫系統「地獄式特訓」,都可謂是病毒中的「生存專家」。麻煩的是,由於蝙蝠與人類同屬哺乳動物,存在較近的親緣關係,這使得人類很容易被源自蝙蝠的病毒感染。

  蝙蝠對人類這麼危險,要不要將它們全消滅?

  一接觸就感染,一感染就難以控制。那麼,是否可以說蝙蝠嚴重威脅了人類的生存?是否應當像「除四害」一樣大量消滅蝙蝠以確保人類的安全呢?

  在又一次的揮動屠刀之前,大家不妨先考慮一下,上一次看到蝙蝠是什麼時候?在哪裡?

  想不起來很正常,因為絕大多數情況下,大家的生活是幾乎不會被蝙蝠打擾的。蝙蝠只是在自己的那片天地中以頗有些特立獨行的方式生活著。但人類近乎無休止的擴張,什麼時候會因為其他動物的緣故而稍作停留?隨著舊時的棲息地被破壞,蝙蝠的生存空間在迫不得已的情況下開始與人類有了越來越多的交集。儘管如此,一般晝伏夜出的它們很多時候也都是遊離在人類的視野之外。要不是席捲澳大利亞的這場大火,昆士蘭的居民甚至可能不會意識到,在城鎮以外除了考拉和袋鼠,還有數以十萬計的蝙蝠無家可歸。

  另一方面,我們不可能消滅它們。論進化歷史,蝙蝠在地球上已經存在了5000萬年;論分佈區域,除了南北極區域外,全球各地甚至包括沙漠中都可以見到蝙蝠的蹤影;論個體數量,蝙蝠甚至超過了老鼠,而我們連老鼠都消滅不了,又哪來的底氣奢談什麼「消滅蝙蝠」之類的「豪言壯語」?

  

  圖片來源:Veer圖庫

  更何況,作為哺乳動物中的第二大類群,蝙蝠本身也在整個生態系統中扮演著舉足輕重的角色,很多時候還能給人類帶來巨大的收益。號稱「果中之王」的榴槤,釀造墨西哥國酒「Tequila」的原料龍舌蘭,在生態系統中舉足輕重、被稱作「非洲生命樹」的猴麵包樹,這些植物的授粉都需要依靠蝙蝠來完成。蝙蝠的遷徙還將植物的種子帶到世界各地,為區域物種多樣性做出了突出貢獻。這方面蝙蝠起到的作用甚至比鳥類還要顯著得多。很多蝙蝠還是捕捉害蟲的好手。沒有它們幫忙,僅美國一個國家每年就要多花費220億美元用於殺蟲。

  除此之外,基於保護生物基因多樣性的目的,我們也不應該將其「趕盡殺絕」。人類從來都不應該、也完全不可能成為自然的征服者。總有人不願意承認這一點,而誨人不倦的大自然則只好一次又一次的用自己的方式讓人類為自己的傲慢付出代價。

  對自然多一點敬畏,給彼此多一點距離。這絕對不是在拯救世界,或許充其量只是人類的自救罷了。畢竟,地球從來都不僅僅是為了適應人類生存而存在的。

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