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为什么这么多疾病都和蝙蝠有关?

更新时间:2020-06-29 05:47点击:

  以下内容整理自尹烨所著《生命密码2:人人都关心的基因科普》,原标题“新冠肺炎的教训:“蝠”兮祸所依,野味切莫吃,有适当删减。

  2020年的肺炎疫情,堪称这个世纪迄今为止最大的一次疫情。截止成稿时(2020年6月2日),全球累计约650万人感染。疫情仍未结束,很多数字仍在变化,传播途径仍在确证,中间宿主仍在寻觅,有效治疗药物还在临床试验中,所以,还远远不到我可以写一篇复盘文章的时候。但此刻,如果说重来一次,有哪些事情是真的可以避免的,我会说:不吃野生动物,尽量不去打扰野生动物的栖息地,铭记人类不过是自然界中一个普通的物种而已。此外,这个时期比疫情传播得更快的可能是谣言。前段时间甚嚣的“冠状病毒是一种人工合成病毒,更容易感染某些人种”的说法,随着全球普遍感染而不攻自破。我多次强调,生物学上人类只有一种,并不存在所谓“以肤色来区别人种”的基因武器。

  冠状病毒能够感染人类,这在1965年就被发现了。因为它只能引起比较轻微的感冒症状,故在被发现后的近半个世纪里一直与人类相安无事。这个病毒线 年,即“非典”——严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome,SARS)高发时期。此后的 17 年中,高致病性的冠状病毒从未线 年在中东闹起了MERS——中东呼吸综合征(middle east respiratory syndrome,MERS),其致死率高达 40%,是SARS致死率的4倍,而导致MERS的又是一种新的冠状病毒。2020 年,在全球暴发的新型冠状病毒肺炎(国内称Novel coronavirus pneumonia, 简称 NCP,世卫组织则称 COVID-19),其罪魁祸首依然是一种新的冠状病毒,和 SARS 冠状病毒很相近,世卫组织在 2 月 12 日将其命名为 SARS-CoV-2。三次疫情有着不同的中间宿主,第一次是果子狸,第二次是单峰骆驼,第三次此刻还未明了,穿山甲或者竹鼠 都是潜在的对象,但这三次疫情的共同点是:这些病毒的源头都是蝙蝠。蝙蝠在哺乳动物中是个大家庭,我并不陌生,但正是因为这次疫情,我才看到竟然有人炫耀吃蝙蝠汤,这远远超出了我的认知,看来吃果子狸的教训还不够痛啊!为了帮助大家能记住教训,下面,咱们来讲讲蝙蝠。

  北京的恭王府曾是清朝重臣和珅的住宅,府中到处都装饰着蝙蝠(Chiroptera)图案,据说数量多达1万。不过,和大人用这么多蝙蝠图案进行装饰并不是觉得蝙蝠模样可爱,而是因为蝙蝠的“蝠”和福气的“福”同音,民间认为蝙蝠是福气的象征。对于出身贫寒却能平步青云位极人臣的和珅来说,他的大半生都被福星所眷顾,“福”字对他来说格外珍贵。那有着万只蝙蝠图案的府邸也被人称为“万福 之地”。

  和珅对蝙蝠“情有独钟”只是为了讨个彩头。那么,真正的蝙蝠又是什么样的,是否真能给人类带来福气呢?

  蝙蝠是哺乳纲劳亚兽总目中的翼手目动物的总称,种类超过900 种,是第二大哺乳动物类群,仅排在啮齿目动物之后。它的翅膀由前 肢演化而来,前肢上长着翼形的皮膜,所以这种翅膀又叫翼手。为了 适应飞行,它的胸骨演化出龙骨突,这点跟鸟儿很是类似了。另外, 它们也是唯一演化出具备真正飞翔能力的哺乳动物。因为飞行需要,它们跟鸟类一样,需要更加经济的能量循环。有趣的是,蝙蝠基因组 在哺乳动物中也属于偏小的。大部分哺乳动物的基因组大小为3 Gb左右,能飞行的鸟类基因组大小为1 Gb 左右,而蝙蝠的基因组平均在2 Gb,正好在两者之间。

  翼手目又分为大蝙蝠亚目和小蝙蝠亚目。大蝙蝠亚目的成员主要是狐蝠(Pteropus)等。它们体型较大,展翼长度最大可达 1.5~1.7 米,以水果和花蜜为食,不用冬眠,视觉、嗅觉比较发达,没有回声定位系统。在西太平洋的帕劳岛,人们认为狐蝠只吃水果和花蜜,吸收了花果精华,是大补之物,这也难怪狐蝠炖的汤是当地的传统美食。

  我们平时常见的蝙蝠,还有出现在各种文学、影视作品中的吸血蝙蝠,则都属于小蝙蝠亚目。这个亚目的成员一般以肉为食,对它们而言,昆虫、鱼、青蛙、蜥蜴、小鼠、其他蝙蝠、动物血液等皆可果腹。此外,它们普遍视觉退化,依靠回声定位系统辨别方向,而且需要冬眠。

  为了适应冬眠、肉食等习性,小蝙蝠亚目的许多基因都发生了相应的演化。它们合成羧基酯脂肪酶的基因发生了扩张,这有助于它们在冬眠前储存脂肪;合成消化酶的基因也发生了扩张和突变,这让小蝙蝠亚目成员能更好地消化肉食,而该基因失活的大蝙蝠亚目则只能消化植物,不能消化肉类。

  达尔文曾在《物种起源》中感叹:“从不能飞的原始哺乳动物进化为能飞的蝙蝠是不可思议的。”蝙蝠是唯一有飞行能力的哺乳动物,虽然同属于哺乳动物的鼯鼠(Pteromys volans)也能滑翔,还被人称为“寒号鸟”,但滑翔毕竟不是真正的飞行。古往今来,能真正占领天空的哺乳动物只有蝙蝠。

  为了适应飞行生活,蝙蝠祖先在演化出飞行能力的过程中,其基因也发生了一系列的快速演化。为了提高飞行振翼的能力,蝙蝠体内与皮肤弹性相关的基因和参与肌肉收缩的基因都经历了适应性演化。同时,蝙蝠线粒体中的基因也发生了突变,以提高氧化磷酸化作用, 提供飞行所需的大量能量。

  然而,高水平的氧化磷酸化会产生活性氧(ROS)等副产物,引发DNA损伤、细胞凋亡等不良反应。为此,蝙蝠体内一系列与DNA 损伤检验、DNA 修复通路相关的基因都进行了演化,这可以减少或修复ROS 造成的损伤。

  这样一来,蝙蝠就有了比较强的DNA 损伤修复能力,不但很少得癌症,而且寿命也比较长。哺乳动物的体型与寿命一般成正比,例如小鼠的寿命只有两三年,而大象的寿命将近 100 岁。但蝙蝠却是个特例,平均体重只有几十克的蝙蝠,寿命长达数十年。

  蝙蝠如此长寿,让古人不禁联想浮翩。传说八仙之一的张果老,就是混沌初分时的一只白蝙蝠精所化。《抱朴子》中也有“千岁蝙蝠, 色如白雪,集则倒悬,脑重故也。此物得而阴干末服之,令人寿万岁” 之说。中国古代也把蝙蝠视为良药,蝙蝠粪便被中医称为“夜明砂”,据说有清肝明目的功能,民间还传说吃蝙蝠肉可以治疗哮喘。

  很遗憾,事情的真相是:蝙蝠及其排泄物非但不能治病,反而会致病,说它们是瘟神也毫不为过!其实,蝙蝠是携带病毒最多的动物之一,而且因为它们具备飞行能力,所以它们对人类传播病毒的能力比其他哺乳动物都来得更强。SARS、MERS、新冠肺炎、埃博拉(Ebola)……这一连串骇人听闻的致命疾病的始作俑者其实都是蝙蝠,它们间接甚至能直接把病毒传播给人类,也因为整个传播链条中都是哺乳动物(如 SARS 疫情中的果子狸),所以病毒突破种间屏障会更容易一些。除了人类,动物也可能被感染传播,如 2016 年广东清远养猪场暴发的乳猪急性腹泻症(SADS),也是因冠状病毒而起。

  2005年,中科院武汉病毒研究所的石正丽课题组曾经提出SARS病毒可能来源于蝙蝠;2013 年,他们确认SARS病毒的原始宿主是中华菊头蝠(Rhinolophus sinicus)。而 MERS、SADS 的疫情暴发地点附近也有蝙蝠的群聚栖息地,科研人员在当地蝙蝠身上也发现了类似的病毒,这说明致病病毒的确是蝙蝠带来的。2020 年,他们再次发文,证明了新型冠状病毒的序列与一种蝙蝠中的冠状病毒序列一致性高达 96%,也就是说,新型冠状病毒的宿主可能仍然是蝙蝠。

  蝙蝠是冠状病毒的主要动物宿主,将近10% 的蝙蝠携带冠状病毒,而其他动物只有0.2% 携带冠状病毒。冠状病毒重组能力很强,容易重组形成新病毒。如果同一只蝙蝠或是在同一个山洞里的蝙蝠同 时携带多种病毒,那这些病毒可能会重组生成致命的新病毒。

  2014 年在非洲暴发的埃博拉疫情也和蝙蝠有关。当地森林里的蝙蝠身上携带病毒,被蝙蝠咬伤或者接触它们的唾沫和粪便都可能染病。当地人还喜欢吃森林里的果蝠(Rousettus leschenaulti)和其他野生动物,这更增加了感染病毒的可能性。看来,人类还是应该管住自己的嘴。就在 2020年2月24日,我国已经开始全面禁止非法野生动物交易,并将严厉惩治非法食用、交易野生动物的行为。

  令人吃惊的是,虽然蝙蝠体表携带多种致命的烈性病毒,但它们自身却能与病毒和平共处,不会被身上的病毒感染。吸血蝙蝠更是以血液为食,将其他动物血液中的致病细菌、病毒一并吞入腹中,仍能安然无恙。

  蝙蝠为什么“百病不生”?第一个原因是蝙蝠维持飞行需要大量能量,因而需要高水平的代谢,所以它们的代谢率比其他哺乳动物来得高,体温也就更高。要知道,高温是一道天然的免疫防线。在这样的高温环境下,病毒很难生存、繁殖。同样,人类在感染细菌、病毒 时会发烧,也正是利用发烧时的高体温来抑制细菌、病毒的生长繁殖。

  第二个原因是人类体内的I 型干扰素只在身体遭遇病毒或者细菌入侵时才会被激活,而蝙蝠体内的 I 型干扰素一直处在活跃状态,持续起效。所以,蝙蝠的抗病能力也就更强。

  此外,如果免疫系统对外界病原反应太强,还可能会造成免疫过激,产生炎症等不良反应,对身体产生伤害。有时,损害人体的并不是入侵的病毒,而是自身的免疫系统。基因组测序结果显示,蝙蝠基因中缺失了PYHIN 基因家族,STING 基因也发生了突变。PYHIN 基因家族能在病原入侵后造成炎症,而 STING 基因能调控干扰素的产生。PYHIN 基因家族的缺失和 STING 基因的突变,抑制了蝙蝠体内的免疫过激现象,减少了炎症的发生,从而减少了病毒对身体的损害。

  吸血蝙蝠不但体内有多个免疫相关基因,肠道菌群构成也非常复杂,含有多种保护性细菌,这些细菌可以产生对抗病菌、病毒的化合物,使蝙蝠所吸血液中的病菌、病毒无法感染蝙蝠。

  虽然蝙蝠是飞行的烈性病毒传播源,会给人类带来极大的危害,但人类通过了解蝙蝠自身的免疫系统和病毒防卫机制,可以更好地抗击病毒,还能从蝙蝠抑制免疫过激的过程中得到启发,研制药物来减轻人类的炎症反应。

  所谓“祸兮福所倚,福兮祸所伏”,蝙蝠给人类带来的不光是瘟疫,还有对抗瘟疫的灵感。正如潘多拉的盒子中灾祸与希望并存,蝙蝠也是如此祸福相依。

  《生命密码》作者,华大基因CEO,哥本哈根大学博士,基因组学研究员。大学毕业后加入华大基因,曾主持、参与近百个国际基因组合作项目,是“非典”和“新冠”科研攻关主要参与者,在《自然》等国际知名学术期刊发表60余篇论文(含合著)。发起并支持狒狒/山魈基因组、大豆回家、生命周期表、狂犬病科研等公益计划。

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