
北京時(shí)間2020年2月3日,國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所研究員石正麗團(tuán)隊(duì)關(guān)于新型冠狀病毒(2019-nCoV)的研究論文,論文標(biāo)題為:蝙蝠是造成肺炎疫情的新型冠狀病毒的可能來源。
論文提到,石正麗團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)新型冠狀病毒基因組序列與一種蝙蝠身上的冠狀病毒在全基因組水平上相似度高達(dá)96%,因而推測(cè)蝙蝠可能是新型冠狀病毒的來源。
再把時(shí)間向前推進(jìn),2017年11月30日,仍是石正麗團(tuán)隊(duì)在國(guó)際病原學(xué)權(quán)威期刊 PLoS Pathogens 雜志上發(fā)表了研究論文。該團(tuán)隊(duì)在我國(guó)云南發(fā)現(xiàn)了一處蝙蝠SARS樣冠狀病毒的天然基因庫,揭示SARS冠狀病毒起源于蝙蝠中的病毒重組。
2019年1月,國(guó)外科學(xué)家們?cè)谝粋(gè)被遺棄的利比里亞礦場(chǎng)附近,捕獲了一只長(zhǎng)手指蝙蝠,它的身上發(fā)現(xiàn)了五分之一的埃博拉病毒基因組。
從非典、埃博拉,再到如今的新冠病毒,肆虐全球的病毒大多數(shù)都與蝙蝠有關(guān),而蝙蝠為何如此“毒”性十足,或許得從基因?qū)W上尋找答案。
以下為知乎答主Vigorous Cooler撰文全文,騰訊科技稍作整理(作者Vigorous Cooler ,系知乎優(yōu)秀回答者,來自知識(shí)星球真知拙見的病原生物學(xué)博士):
關(guān)于蝙蝠是否是病毒的理想宿主,作為研究人員來說,要解決這個(gè)假說可以分為三步:
第一步:蝙蝠是不是十分重要的新發(fā)病毒儲(chǔ)存宿主?
第二步:蝙蝠是否在攜帶病毒上具有其特殊性?
第三步:到底什么因素造成了蝙蝠的特殊性?
對(duì)于第一個(gè)問題,現(xiàn)在可以說公認(rèn)沒有爭(zhēng)議了,蝙蝠確實(shí)是很多新發(fā)病毒的儲(chǔ)存宿主,比如埃博拉、馬爾堡病毒,SARS、MERS冠狀病毒,亨德拉病毒、尼帕病毒等等,這些大多數(shù)屬于killer virus,也就是殺人的病毒。
對(duì)于第二個(gè)問題,蝙蝠是不是特殊的?
首先需要了解蝙蝠本身的一些特點(diǎn),比如:
1、哺乳類1/5是蝙蝠;
2 、在現(xiàn)存的種、屬數(shù)目上僅次于嚙齒類;
3 、唯一不受地形限制的哺乳類;
4 、是除人之外,分布最廣的哺乳類;
5 、可變的體溫調(diào)節(jié);
6 、回聲定位;
7 、預(yù)期壽命很長(zhǎng)(一般來說哺乳類是體型越大壽命越長(zhǎng));
8 、很少發(fā)生癌癥;
9 、N多種病毒的儲(chǔ)存宿主
對(duì)于蝙蝠是否為病毒的存儲(chǔ)宿主還有一些潛在證據(jù),比如實(shí)驗(yàn)條件下以病毒感染蝙蝠,卻不引起明顯的臨床癥狀;可在“健康”蝙蝠細(xì)胞中分離出持續(xù)性感染的病毒;非常高的病毒流行率;更多樣的基因多樣性;存在“現(xiàn)代”哺乳動(dòng)物病毒的“祖先”或“先祖”支系。
最后一個(gè)問題,是什么原因讓蝙蝠這么特殊?
從基因組學(xué)上可以提出以下問題:
1、蝙蝠具有其他哺乳類不具有的基因/通路
2、蝙蝠缺乏其他哺乳類具有的基因/通路
3、蝙蝠具有與其他哺乳類類似的基因/通路,但是表達(dá)譜不同
通過基因組測(cè)序發(fā)現(xiàn),蝙蝠的DNA損傷修復(fù)相關(guān)的基因很不同尋常,可以說修復(fù)DNA損傷的能力很高,也就是說飛行造成的代謝率升高,更容易產(chǎn)生DNA損傷的在長(zhǎng)期的進(jìn)化中,蝙蝠通過提升DNA損傷修復(fù)能力來抵抗。
同時(shí),我們知道人如果長(zhǎng)時(shí)間發(fā)燒40°,人也基本上完蛋了,培養(yǎng)細(xì)胞也一樣,如果在40°培養(yǎng)細(xì)胞,超過24小時(shí),細(xì)胞肯定掛了,但是體外培養(yǎng)的蝙蝠細(xì)胞卻能抵抗熱壓力。
通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),蝙蝠細(xì)胞內(nèi)的熱休克蛋白/HSP(一大類細(xì)胞伴侶蛋白,可以促進(jìn)蛋白的正確折疊,促進(jìn)細(xì)胞的耐熱性等等)本底表達(dá)水平非常高。
而且I型干擾素通路相關(guān)的基因也有很多有意思的特征(I型干擾素是具有誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生抗病毒活性的分泌蛋白質(zhì),包含IFNα和IFNβ,其中IFNα還有很多亞型),其中本底水平的IFNα非常高。
并且I類MHC分子結(jié)合內(nèi)源性肽段的精確度更好(MHC-組織相容性復(fù)合體,通過介導(dǎo)CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒效應(yīng)/裂解細(xì)胞,病毒復(fù)制是在細(xì)胞內(nèi)的,如果細(xì)胞察覺發(fā)現(xiàn)自己被病毒感染之后會(huì)把合成的病毒蛋白進(jìn)行消化,進(jìn)而產(chǎn)生病毒特異性的肽段,加載到MHC-1的溝槽中,轉(zhuǎn)移到細(xì)胞表面,進(jìn)而告訴CD8+T細(xì)胞“我被病毒感染了”,這時(shí)候CD8+T細(xì)胞就會(huì)釋放穿孔素顆粒酶把這個(gè)細(xì)胞打洞,細(xì)胞死了,里面還沒出來的病毒也就一起死了)。
通過產(chǎn)生IL-1β介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的炎性小體(inflammasome)通路中,蝙蝠居然缺失了PYHIN家族的基因,炎癥可以導(dǎo)致各種疾病,包括老化和癌癥等等,其中在細(xì)胞質(zhì)中存在DNA時(shí)會(huì)強(qiáng)烈誘導(dǎo)炎癥(DNA正常情況下只存在與細(xì)胞核/染色質(zhì)或者線粒體中),而幾類炎性小體就是識(shí)別細(xì)胞質(zhì)中存在的DNA來介導(dǎo)炎癥的,所以,蝙蝠相關(guān)基因缺失會(huì)導(dǎo)致蝙蝠本身的炎癥水平很低。

用通俗一點(diǎn)的語言解釋:因?yàn)樵谶M(jìn)化上,蝙蝠選擇了飛行,所以它的代謝率會(huì)升高,這樣氧化應(yīng)激水平也會(huì)升高,為了對(duì)抗飛行帶來的這些結(jié)果,蝙蝠進(jìn)化上適應(yīng)了高水平的DNA損傷修復(fù),這一點(diǎn)的直接后果是蝙蝠的壽命很長(zhǎng),并且很少發(fā)生癌癥;此外蝙蝠具有了更強(qiáng)的本底水平的固有免疫應(yīng)答系統(tǒng),所以攜帶病毒的時(shí)候很少發(fā)病或就是不發(fā)病。
高水平的本底固有免疫系統(tǒng)造成蝙蝠本身在外來感染的情況下是一種high-alert,也就是高警戒性。這和其他哺乳動(dòng)物,平時(shí)不表達(dá)這類分子,而是通過誘導(dǎo)再大量產(chǎn)生的情況完全不同(none or all)。
所以得到蝙蝠之所以攜帶眾多病毒原因的新假說——一切都是哺乳動(dòng)物飛行帶來的副產(chǎn)物。
有科學(xué)家推測(cè),可能是作為哺乳動(dòng)物中唯一能飛的動(dòng)物,蝙蝠的新陳代謝就會(huì)非?臁⒛芰肯拇。新陳代謝的過程會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生各種各樣的損傷,比如活性氧,比如DNA復(fù)制錯(cuò)誤等等。而這些壓力和可能導(dǎo)致的細(xì)胞損傷有可能會(huì)使蝙蝠自己進(jìn)化出一套機(jī)制,來使它自身部分免疫系統(tǒng)一直處于開啟的狀態(tài)。
最后總結(jié)一下,蝙蝠之所以成為“毒王”,主流觀點(diǎn)有這樣幾種:
蝙蝠種類甚多——病毒相應(yīng)多。
蝙蝠種群數(shù)量大,種類又多,相互之間還可能互相雜居,一個(gè)山洞的蝙蝠可能有幾千只到幾百萬只。病毒就可能在不同種類的蝙蝠間交流。
蝙蝠會(huì)遷徙,種群的交流——病毒的交流。
蝙蝠活的長(zhǎng)——相互之間病毒傳播的機(jī)會(huì)更多。
蝙蝠與人類同屬哺乳動(dòng)物——進(jìn)化上的親緣關(guān)系不是特別遠(yuǎn)——某些遠(yuǎn)古留下的病毒可能在人和蝙蝠的細(xì)胞上都有相應(yīng)的病毒受體,給病毒的跨種跳躍創(chuàng)造條件。
還有一些觀點(diǎn)認(rèn)為蝙蝠通過回聲定位,可能大部分蝙蝠間病毒的傳播有可能在聲波發(fā)出來的時(shí)候就噴出來了,蝙蝠又群居雜處,很容易傳播。
所以,為什么蝙蝠成為毒庫,有可能是很復(fù)雜的因素造成的,其中有蝙蝠的原因,也有蝙蝠和人接觸的因素。一句話概括:蝙蝠,兼具了飛行能力+哺乳類近親+喜歡鉆各種陰暗潮濕的地方,這幾種能力的合一,絕對(duì)是宿主中的戰(zhàn)斗機(jī)。