一种新型冠状病毒的突然来袭,让我们在2020年的开头度过了一个非同寻常的春节。这不禁让我们想起了17年前的SARS,还有那个和SARS联系在一起的物种——蝙蝠。
地球的另一端澳大利亚,山火持续燃烧,数十万只蝙蝠飞入城区,仿佛黑云完全遮蔽了天空。
2020年的第一个月中,蝙蝠再次吸引了大众的注意力。这种数百年前传说中“吸血鬼”,再次成了“死神”的化身。与蝙蝠有关的消息层出不穷,人们对蝙蝠的好奇也达到了前所未有的高度。
事实上,蝙蝠并不是我们的敌人,也不是杀死人类的凶手。或许通过以下这十个问题,你会开始钦佩这些其貌不扬但却神奇无比的存在。
1
蝙蝠有哪些种类?
蝙蝠约占所有现存哺乳动物的20%左右,其物种数量超过1300多种,它们分布在全球各地,只有在极地地区无法看到它们的踪迹。蝙蝠属于翼手目,可大致分为两类:
○ 近年来,越来越多的研究偏向于将翼手目分为阴翼手亚目和阳翼手亚目,前者包含了如狐蝠科在内的传统意义上的大蝙蝠,后者则包括了其他科的小蝙蝠物种。最小的蝙蝠只有短短两三厘米长;而最大的蝙蝠可长达20多厘米,在张开羽翼时可宽达1.5米。| 图片来源:[1]
大多数蝙蝠物种会通过回声定位来导航和寻找猎物,70%左右的蝙蝠以昆虫和小虫子为食;剩余的30%以各种水果为食,只有极少数以血液为食。
为了适应飞行,蝙蝠的四肢和尾之间被薄而坚韧的翼膜覆盖,这是其他任何哺乳动物所不具备的特性,也使得它们成为唯一会飞的哺乳动物。
蝙蝠已经在地球上存在了很久很久的时间,它们的进化史引发了科学界最激烈的辩论。由于它们的骨骼通常很小且脆弱,因此很少成为化石。有限的化石也意味着科学家无法通过化石来重建它们的进化史。目前,考古学家发现的最古老的蝙蝠化石可追溯到古新世和早期的始新世(5200多万年前)。
2
蝙蝠携带了哪些病毒?
蝙蝠是一系列病毒的天然宿主。许多重要的人类病毒感染,如麻疹和流行性腮腺炎,或许都可以追根溯源到蝙蝠的祖先身上。大多数动物身上的病毒对人类是无害的,只有一小部分会感染我们,导致所谓的人畜共患病。
科学家在蝙蝠身上发现过一些高毒性的人畜共患病原体,如狂犬病毒、马尔堡病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒、SARS、MERS、埃博拉病毒等。人畜共患病之所以如此致命,是因为我们对它们没有预先的免疫力。
2013年的一项研究在蝙蝠身上识别出了137种病毒,其中61种为人畜共患病毒,每种蝙蝠平均携带了1.79种人畜共患病毒(有的蝙蝠没有携带人畜共患病毒,有的则携带多达到12种)[2]。
○ 埃博拉病毒传播动力学:埃博拉病毒是一种丝状病毒,它的致死率很高,具有多种传播途径,可以在人类和非人类灵长类动物中引爆周期性的疫情,被认为是对公共卫生的重大威胁。| 图片来源:[3]
3
在众多携带病毒的野生动物中
蝙蝠是最大毒“王”吗?
其实不止蝙蝠,很多哺乳动物和鸟类也都携带了能感染人类的病毒。
在一篇于2017年发表在《自然》杂志上的文章中,研究人员从灵长类动物、啮齿类动物和蝙蝠等754个物种中共发现了586种病毒(有的病毒只能感染一个物种,有的病毒则可以广泛存在于各种动物中)。研究人员计算出了每个物种的病毒数量,并识别出更有可能传染给人类的特征。研究人员发现在所有被评估的物种中,蝙蝠所携带的人畜共患病毒数量最多[4]。
但这并不意味着,蝙蝠应该为这些感染承担最重的炮火。因为人类会受到这些病毒的感染,很大程度上与人类对环境造成的改变有关[5]。人类的许多活动增加了我们与野生动物的接触,导致了疾病的传播。
4
为什么蝙蝠能和众多致命病毒共存?
蝙蝠可以无症状的携带这些病毒或许表明,它们已经进化出了独特的免疫系统。
一项发表于2018年的研究认为[6],蝙蝠的飞行对代谢能力有着非常高的需求,导致它们体内的细胞会分解并释放少量的DNA,这些DNA会漂浮在本不应该存在的地方。对于包括蝙蝠在内的哺乳动物来说,这样的DNA片段的存在有可能意味着有病原体入侵。在识别了这些DNA片段之后,哺乳动物会具有对其反应的能力,比如炎症就是一种常见的反应机制。在人类和其他哺乳动物中,因免疫而对病毒产生的过度反应可能引发严重的疾病。
然而,研究人员发现在蝙蝠体内,这种在对抗病毒的反应机制被抑制了。这是因为蝙蝠缺乏一些与这种反应相关的基因,削弱了它们应对这种情况的反应,但这种反应也并非完全消失。研究人员认为,或许正是这种削弱使蝙蝠维持了一种恰到好处的“有效反应”水平,不会在对抗病毒时“反应过度”。
5
新型冠状病毒可能来自哪种蝙蝠?
1月23日,石正丽团队在bioRxiv预印本上发表论文指出,病毒的天然宿主有很大可能是蝙蝠,该论文现已被《自然》杂志接受。
在全基因组水平上,这种病毒与一种蝙蝠冠状病毒(RaTG13)序列的一致性达96%,这种蝙蝠冠状病毒是由来自云南的中菊头蝠(Rhinolophus affinis)所携带。因此,中菊头蝠成为了最有可能的疑似天然宿主[7]。
但必须强调,这仅仅是研究的开端,绝对不意味着结束,甚至可能不是一个结论。2003年SARS肆虐,科学家原本将病毒宿主定位在果子狸身上,但随着深入研究,科学家发现果子狸可能并非病毒的源头。直到十多年后,石正丽教授团队才真正找到了SARS的真凶——中华菊头蝠(Rhinolophus sinicus),果子狸只是病毒的中间宿主。
6
新型冠状病毒是由蝙蝠直接传播给人类的吗?
虽然新型冠状病毒很可能来自中菊头蝠,但这仍然无法排除中间宿主的存在。
根据以往对SARS和MERS传播的研究,在蝙蝠与人之间一般还存在一个中间宿主作为“媒介”,果子狸和骆驼在之前这两种严重冠状病毒中就扮演了这个角色。1月22日,有北大团队对同义密码子使用偏好(RSCU)进行分析比较后,认为蛇是最可能的病毒传染源,但这个观点也受到了一些反对意见,因为冠状病毒目前只发现对哺乳动物和鸟类有感染性。2月7日,华南农业大学召开新闻发布会宣布,穿山甲可能是新冠病毒的中间宿主。
○ 新型冠状病毒的可能传播路径。
现在的普遍共识是,新型冠状病毒从蝙蝠传播到某种尚未确定的中间宿主,再从中间宿主传播到人类。根据流行病学调查,华南海鲜市场很可能是病毒的来源地(之一)。对华南海鲜市场的环境样本检测指向,病毒可能来自那里售卖的野生动物,但尚未确认是哪一种动物。
此外,还有一个与新型冠状病毒有关的疑点未被解开,那就是目前已知的最早发病病例并没有华南海鲜市场的接触史,这位病人与之后发病的病例之间也没有发现流行病学联系。
7
SARS和MERS之后
我们从蝙蝠身上学到了什么?
石正丽教授是我国著名病毒学家,也是研究冠状病毒领域的顶级专家之一。她和团队长期从事新发病毒的病原学研究,进行了“中国蝙蝠携带重要病毒研究”等项目。尤其在SARS疫情之后,石正丽教授等病毒学家与许多动物学家合作,开始了病毒溯源工作,科学家们在全国各地调查蝙蝠栖息洞穴,采集蝙蝠样本检测,最终锁定了SARS病毒的源头[8]。
事实上,我们目前对这种新型冠状病毒的许多认识,都是从以往对SARS、MERS等冠状病毒的研究为基础发展而来的。蝙蝠身上也是冠状病毒的“宝库”。陈薇院士在接受《中国科学报》采访时曾表示,“新型冠状病毒变异再快,也在冠状病毒这个大类里”。我们对冠状病毒有更多认识,“再次狭路相逢,就不会这么被动”[9]。
8
如何预防蝙蝠所携带的病毒再次入侵?
无论是此次疫情还是SARS的爆发,蝙蝠或任何野生动物并没有错,错的是贸然接触野生动物、非法捕杀和食用野生动物的行为。
病毒这种生命形式必须依赖宿主(细胞)才能存活下去,因此在“平衡”的状态下,宿主和病毒其实有协同进化的关系。蝙蝠和中间宿主在野外与病毒同样是以这种“自然的平衡”在共同生存。但真正糟糕的是打破这种平衡的人。当人们没有与野生动物保持应有的距离,病毒就会进入人类社会,但人体还没有做好适应它们的准备,因此才造成了疾病甚至瘟疫。(借此也想多说一句,其实对野生动物而言,人类同样是病菌的散播机。)
除此之外,对病毒的持续研究同样是人类自我保护的方法之一。目前多个国家都开始着手新冠病毒的疫苗研发,疫苗意味着可以保障健康人群不受病毒侵害,比如人类也已经通过接种疫苗在几十年前就消灭了天花。
9
既然蝙蝠携带这么多病毒
那我们可以把他们全部消灭吗?
答案是否定的。蝙蝠作为一种在地球上生存了极长时间的动物,在生态系统中占据重要位置。
食虫的蝙蝠一夜能吃掉多达数百只的蚊子、蛾子等昆虫,而以植物果实为食的蝙蝠则承担了植物授粉的工作。蝙蝠在食物链中同样是其他动物的美餐,蛇、猴等动物也会以蝙蝠为食。在中南美洲还生活着三种以血液为食的蝙蝠,虽然它们听起来很像“吸血鬼”,但在种群之中它们却是社交能力极其出众的动物,它们是自然界一种存在利他行为的独特生物。这类动物身上还有许多宝藏等待我们发掘[10][11]。
但目前,许多种类的蝙蝠已经受到了灭绝的威胁。在《世界自然保护联盟濒危物种保护名录》中,两百多种蝙蝠被列为濒危、易危和近危。豕果蝠(Bulmer's fruit bat)是最濒危的蝙蝠之一,全世界只剩大约137只到160只个体。世界许多地方的蝙蝠都正在受到真菌感染的威胁。
10
蝙蝠身上有哪些宝藏?
蝙蝠的飞行能力在无数方面塑造了蝙蝠的进化,从它们较小的体型和较轻的体重,到它们的高代谢率和不同寻常的回声定位能力。这项能力在一定程度上把它们推向了哺乳动物的极致。
在蝙蝠的身上,蕴藏着许多令向往的医学秘密,尤其是关于长寿的秘密,它们的寿命是预期寿命的10倍。一般来说,小型哺乳动物的寿命比大型哺乳动物短。就体型而言,只有19种哺乳动物的寿命比例比人类长,其中18种是蝙蝠。这是十分令人惊讶的,尤其当考虑到蝙蝠的高代谢率时——飞行中的蝙蝠代谢率可以比其他哺乳动物高出30倍。目前的长寿纪录保持者是一只布氏鼠耳蝠,它的体重只有约7克。上世纪60年代早期,研究人员捕捉到并标记了这只蝙蝠,然后在41年后又再次发现了它。解开蝙蝠的长寿秘密或许有朝一日能帮助人类延长自己的寿命[12]。
此外,作为多种致命病毒的天然宿主,它们拥有神奇的免疫系统,能够迅速增强控制这些致命病毒的能力,从而避免了会导致衰老疾病的常见慢性炎症。研究蝙蝠有望让我们从中获得与免疫系统有关的启示。
参考来源:
[1] https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-animal-022516-022811
[2] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3574368/
[3] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4014719/
[4] https://www.nature.com/articles/nature22975
[5] https://time.com/4827511/bats-viruses-diseases-pandemic/
[6] https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(18)30041-6
[7] 刘奇,蝙蝠真的是新型冠状病毒的源头吗?,中科院之声
[8] http://www.hubei.gov.cn/hbfb/rdgz/201902/t20190201_1673791.shtml
[9] https://new.qq.com/omn/TWF20200/TWF2020020200266200.html
[10] http://www.batsqld.org.au/
[11] Caruso & Rabaiotti,《动物奇葩说》
[12] https://www.knowablemagazine.org/article/living-world/2018/betting-bats-genetic-treasures
,