热门:“死神”蝙蝠是怎么与病毒共舞的？

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原创徐颖归朴点击上面的蓝字“归朴”关注我们，看到越来越多的历史拷贝蝙蝠，小而强的死神。 体内的病毒是怎么对人类造成死亡威胁的？ 写文章|徐颖前言《孙子谋攻篇》中写道:“知己知己，百战不殆”。 自从新型冠状病毒( covid-19 )肺炎流行以来，许多医务人员和科研人员对病毒的追踪、入侵机制以及治疗和检测等进行了深入的研究。 年1月23日，中国科学院武汉病毒研究所石正丽团队在biorxiv预印本平台发表论文，率先表明蝙蝠可能是新型冠状病毒的自然宿主。 之后，美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究小组在elife杂志上发表了研究论文，分析了蝙蝠免疫系统的独特之处，揭示了可能与致命病毒共存的机制。 完全不同的生活方式蝙蝠是唯一会飞的哺乳动物，具有适应飞行的一系列形态特征。 它的四肢和尾部之间铺着薄而强韧的翼膜，形成了独特的翼手。 蝙蝠像鸟一样用翅膀而不是用翅膀飞行 翼膜弹性良好，飞行时可以变形，静止时可以收缩也可以折叠。 由于翼手的柔软性，有些蝙蝠可以进行极快的旋转，在不超过自己体长的飞行距离内实现90°的旋转。 根据文献记载，世界上第一只蝙蝠化石食指伊神蝙蝠可以追溯到5000万年前，其前肢已经具备适合飞行的细长骨骼结构。 因此，今天的蝙蝠“凌驾”其他哺乳动物的能力可以说是天生的。 因为蝙蝠的后肢也有可能在进化过程中伸长，很多蝙蝠保持着在陆地上行走的能力，但有些蝙蝠的后肢从90°旋转了180°，只有悬挂和飞行状态。 [1]图1 .澳大利亚大蝙蝠是亨德拉病毒的储藏库，主要感染马，是偶发性感染者。 |照片引用自eurekalert，杜克大学王林发教授的友谊是提供蝙蝠还是提供具有回声定位系统的“高科技大佬”？ 从喉咙发出超声波，通过超声波的反射判别方向和探测对象，可以在黑暗的夜空和黑暗的洞穴中自由飞行，正确地捕食。 回声定位系统不仅可以用于避开障碍物和寻找猎物，还可以用于蝙蝠个人之间的交流，仅凭人类的耳朵是听不到这些超声波的。 但是，你可能听到过蝙蝠发出的频率很低的声音。 那可能是他们在进行社会交流。 社会交往呼叫发生在遇难警报、交配、母子分离等情况下。 许多小蝙蝠通过社会交流呼叫、气味识别、空间记忆等战略，可以在洞穴栖息地数百万只蝙蝠中找到自己的母亲。 众所周知蝙蝠是典型的夜猫，这可能是因为生活窘迫。 除了夜鹰，夜空中很少有蝙蝠竞争 猫头鹰也是夜间活动的机会主义捕食者，但飞行的敏捷性与蝙蝠没有很大差异。 因为不会成为终极威胁。 蝙蝠特有的飞行和回声定位能力占据了夜间空中觅食环境，最终成为啮齿类以外的第二类哺乳动物。 [1]与病毒跳舞近年来，蝙蝠就像“死神”的代名词，众所周知，有很多致命的病毒来源于此。 除了我们熟知的sars、mers等冠状病毒、埃博拉、马尔堡病毒等丝状病毒外，蝙蝠还可能携带狂犬病、副粘病毒、肠内电弧病毒、逆转录病毒、肝炎病毒等[1]。 综上所述，在这个时间伤害人们的“出不了门，二门走不动”新型冠状病毒很可能也来自蝙蝠[2]。 实际上，约60%的来自动物的新型传染病是人畜共同疾病，其中三分之二以上来自野生动物。 有一年的研究表明，在蝙蝠中发现的137种病毒中，有61种是人畜共同感染原[4]。 蝙蝠中隐藏着很多病毒，但其本身一般没有感染迹象和损伤，被称为超哺乳动物[3]。 为什么蝙蝠能忍受这么多致命的病毒，这是偶然的吗？ 最近，美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究小组在elife杂志上发表了论文，对这一现象进行了科学的说明。 该校综合生物学系教授mike boots说:“很多病毒来自蝙蝠，不是随机的。 因为蝙蝠和我们没有密切的关系，不能携带大部分人类病毒。 但是，作为病毒的宿主，蝙蝠很可能是极其特别的物种。 “这项研究不仅揭示了蝙蝠自身如何抵抗病毒伤害，还阐述了另一个惊人的过程:蝙蝠免疫系统驱动了病毒毒性的不断增强，给人类健康带来了更大的威胁。 [2]病原体入侵人体或其他动物时，机体的免疫系统会自动发动攻击，抑制病毒增殖，清除病毒，保护机体免受侵害。 病毒试图侵入蝙蝠细胞时，蝙蝠免疫系统可以事先发出警告信号，迅速反应，将病毒与细胞隔离。 有些蝙蝠的免疫系统总是准备好了，准备抵抗病毒感染。 这包括一群已知能把病毒传达给人类的蝙蝠。 这个机制虽然能最大限度地保护蝙蝠免受高负荷病毒的侵害，但促进了病毒复制速度的提高。 哪里有压迫，就是哪里有反抗。 为了在宿主免疫“炮火”到来之前完成“传宗传代”的任务，狡猾的病毒加快了蝙蝠在体内的繁殖速度。 也就是说，在蝙蝠独特的“强化版”免疫系统的抑制下，很有可能产生病毒进化速度更快、毒性增强的下一代。 但是，其他很多哺乳动物没有蝙蝠那样的“神功护体”。 如果蝙蝠携带的病毒通过某种途径传递给人类，没有迅速应答免疫系统的感染者就有可能迅速失败。 这时，如果没有比较有效的药物和抗体，感染者就会面临死亡的威胁。 [2]蝙蝠免疫系统这么强大，参照这个机制，能以一定的做法改造人类免疫系统，使之更完整吗？ 想法很棒，现实很残酷 学习免疫学的同志应该知道抗病毒免疫反应会给生物体带来炎症等反应。 如果机体的免疫系统反应过度，就无法区分敌我，对机体本身造成伤害，就是所谓的炎症风暴。 简单来说，炎症风暴是敌人(病毒)入侵，茫然的青翠(免疫系统)镜头是核武器(过度反应)，消灭敌人不说，留下了自己。 详情请参阅黄波:有抗体可以清除病毒吗？ ； 炎症风暴:人体免疫系统是如何反噬自己的？ 这项研究的第一作者加利福尼亚大学伯克利分校的博士后cara brook说:“如果在人体中尝试同样的抗病毒对策，就会发生大范围的炎症反应，对人体造成很大的危害。 有些蝙蝠可以在发生这种强烈的抗病毒反应的同时，通过抗炎反应使机体处于平衡的状态。 “[2]逆天的免疫系统为什么蝙蝠能有独特的抗炎反应？ 这又从它本身的特殊性来说就行了 蝙蝠飞行中的新陈代谢率是同体型啮齿类动物跑步时的两倍。 一般来说，剧烈运动和代谢率过高时，活性分子(第一是自由基)会蓄积在体内，引起强烈的组织损伤。 但是，蝙蝠进化出了比较有效地去除这些有害分子的生理机制，减弱了高代谢率带来的伤害。 这种机制不仅保证蝙蝠自由飞翔，而且有助于“随机”清除蝙蝠体内各种炎症反应产生的“破坏者”。 另外，与心率和新陈代谢慢的大型动物相比，心率和新陈代谢快的小型动物一般寿命短。 这可能是因为高新陈代谢率会产生越来越破坏性的自由基。 但是，与同体型的其他哺乳动物相比，蝙蝠的寿命一直很长，有些蝙蝠只能活40多年，同体型的啮齿类动物只能活两年左右。 因为可以推测，这个机制在一定程度上可以解释蝙蝠长寿的原因。 [2]这种炎症对策的迅速抑制机制也可以抑制与抗病毒免疫反应相关的炎症 多个蝙蝠免疫系统具有一键释放名为干扰素α的信号分子，让其他细胞知道病毒入侵前准备战斗的重要技能。 [2]随着自然界理解度的加深，人们经常对此感到惊讶和害怕。 brook也是。 她很好奇病毒是如何在宿主蝙蝠的快速免疫反应下进化的。 因此，她选择了两种蝙蝠(实验组)和一种猴子(对照组)细胞进行实验。 其中一种是马尔堡病毒的天然宿主埃及蝙蝠( rousettus aegyptiacus )，在转录干扰素α基因之前需要直接进行病毒攻击，可以使机体充满干扰素。 亨德拉( hendra )病毒储藏库澳大利亚大蝙蝠( pteropus alecto )免疫反应更快，存在转录到体内的干扰素rna，随时合成蛋白质对抗病毒感染， 对照组中，非洲绿猴子( vero )的细胞系完全不产生干扰素[2]。 研究者用埃博拉病毒和马尔堡病毒的假病毒进行感染实验时，得到了惊人的结果。 这些细胞系表现出完全不同的反应。 对照组绿色猴子细胞系很快被病毒打破并杀死。 实验组埃及水果蝙蝠细胞系的一些细胞在干扰素早期警告下成功地将自己与病毒隔离开来。 在澳大利亚大蝙蝠蝙蝠细胞系中，免疫反应更强，病毒的感染速度远低于埃及蝙蝠细胞系中发生的。 另外，这些蝙蝠的干扰素响应似乎使感染持续更长时间[2] brook用形象的比喻说明了这一现象，如果把单层细胞上的病毒看作是森林中燃烧的火焰，那部分区域(细胞)就有紧急毯状物，可以避免火焰燃烧，避免伤害。 但是大火结束时，森林里依然有和睦燃烧的余火。 也就是说，还有点感染病毒的细胞还活着。 其他未受伤害的细胞群可以繁殖，为病毒提供新的攻击目标。 因此，病毒可以在蝙蝠体内定居，在蝙蝠整个生命周期内形成潜伏性感染[2]。 brook认为“拥有真正强大的干扰素系统有助于病毒在宿主体内生存”。 免疫反应更强时，宿主细胞受到保护免受感染，因此病毒可以在不损伤宿主的情况下提高复制速度。 但是，如果病毒向人扩散，人就有可能经历很多病理过程，因为缺乏这种抗病毒机制。 “[2]病毒是怎么从蝙蝠传给人的？ 幸运的是，不是所有蝙蝠携带的病毒都有机会感染人类。 传染病必须具备传染源、传播途径和敏感性动物三个基本条件。 在病毒从蝙蝠传给人的过程中，携带病毒的蝙蝠是传染源。 其次，关于传递路径，有直接接触传递或间接接触传递两种方法 例如，吸血蝙蝠被某动物叮咬，动物感染，这被称为直接接触传递。 被刺的动物作为媒介发挥作用，病毒传递给人类的情况下，这被称为间接接触传递。 另外，蝙蝠第一吃水果。 如果携带病毒的蝙蝠吸入果汁后，人类很快就吃了这种水果感染了病毒，这也被称为间接接触传递。 病毒传播的第三要素是敏感性高的人群，把对某个病原体没有免疫力而容易感染的人群称为敏感性高的人群。 免疫力和受体表达水平等病原体的种类、毒力和人体的内在因素，影响人体的敏感性[5] 图2 .传染病三要素|图像来自网络，蝙蝠源病毒可能会被询问是否直接感染人类。 这是可能的，但可能性极低。 一是因为病毒入侵人体是一个特异的过程，需要相应的受体来打开细胞方便的门，不是所有的蝙蝠都会给人类携带敏感的病毒。 第二，蝙蝠喜欢安静地生活在洞穴和树的裂缝等地方，这种“夜游侠”接触人类的概率很低。 但是，许多野生动物的栖息环境与蝙蝠重叠，如果被吸血蝙蝠叮咬或接触蝙蝠的排泄物，就有可能感染。 很多蝙蝠源病毒是sars通过狸猫感染人，mers通过骆驼感染人，埃博拉病毒通过大猩猩和黑猩猩感染人，尼帕病毒( nipah )通过猪感染人，亨德尔病毒通过马 图3. mers病毒从蝙蝠传递给人的各种途径|图像是否来源于网络蝙蝠能否杀死？ 蝙蝠有这么多病毒，还有能吸血的蝙蝠，所以能杀死世界上所有的蝙蝠吗？ 答案显然是否定的 首先，蝙蝠的种类排在除啮齿类以外的第二多，约占所有哺乳动物的1/5。 其分布范围也很广，除了极地和大洋的一部分岛屿，大部分世界各地都有蝙蝠，完全杀死是不现实的。 其次，当然是最重要的东西，蝙蝠是生态链中非常重要的一环。 大部分蝙蝠以昆虫为食，特别是害虫。 有些吃水果、花、花粉、花蜜等的蝙蝠帮助授粉。 有些花进化出了反射蝙蝠超声波，使蝙蝠更好授粉的“花蜜指南”[1]。 因此，蝙蝠可以说是农业的好助手，所以不能无情地杀人。 图4 .不同属蝙蝠的分布范围，颜色越深表示分布越多( batfliesandtheirmicroparasites:currentknowledgeanddistribution ) [6]如何提示预防人畜共同疾病 brook认为了解感染的迅速发展轨迹对预测感染的出现、扩散和传播起着重要的作用。 因此，该研究小组试图设计更完整的蝙蝠疾病进化模型，以更好地理解来自蝙蝠的病毒传递给人类和其他动物的过程[2]。 另外，蝙蝠的研究建立互联网和病毒的监视互联网也是必要的。 科学家肩负着责任和使命，我们普通人应该做什么呢？ 从源头上看，蝙蝠携带的病毒引起人畜共同疾病的原因很多，除了随便捕获和吃野生动物外，最重要的是人类入侵和破坏蝙蝠领土。 砍伐森林减少了动物的自然栖息地，蝙蝠和其他动物失去了依赖生存的安乐窝，必须向更大的范围移动。 生存环境的变化也改变了蝙蝠的粮食和行为习惯，很可能接近或进入人类的生活圈，与人类的活动范围部分重叠，病毒以直接或间接的方式感染人的概率变高[3]。 另外，如果人畜共同感染原感染蝙蝠，在蝙蝠免疫系统的驱动下会迅速进化，也有可能导致极其严重的结果。 另外，brook等人指出，破坏蝙蝠的栖息地会带来压力，唾液、尿、粪便中释放出越来越多的病毒，容易感染其他动物。 因此，保护生态环境在人与病毒的抗争中也具有重要意义[2] 蝙蝠源病毒致死性很高，引起了人们的关注。 事实上，其他动物源性传染病也同样不容忽视 在与传染病的持久战中，建立良好的防控体系是其中的一个方面，同样重要的是让更多的人建立对野生动物的科学认知，拒绝残忍的狩猎，不任意破坏栖息地。 所谓命运共同体，不仅是人类的命运共同体，人与自然的和平共处才是可持续快速发展的道路。 参考文献[1] Lin-fawangandchristophercowled， batsandviruses.[2] eurekalert/PUB _ releases/- 02/30 (3):321-328.doi/10.1007/s 1337-019-0548-z articles/PMC3574368/[5]俞东征，传染病的预防和控制[6] tamara szentiványi et al。 batfliesandtheirmicroparasites:currentknowledgeanddistribution.frontiersinveterinaryscience.doi:10.389/FV view》原文