
北京時間2020年2月3日,國際權威學術期刊《自然》(Nature)在線發表了中國科學院武漢病毒研究所研究員石正麗團隊關于新型冠狀病毒(2019-nCoV)的研究論文,論文標題為: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,石正麗團隊發現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96%,因而推測蝙蝠可能是新型冠狀病毒的來源。
再把時間向前推進,2017年11月30日,仍是石正麗團隊在國際病原學權威期刊 PLoS Pathogens 雜志上發表了研究論文。該團隊在我國云南發現了一處蝙蝠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,國外科學家們在一個被遺棄的利比里亞礦場附近,捕獲了一只長手指蝙蝠,它的身上發現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都與蝙蝠有關,而蝙蝠為何如此“毒”性十足,或許得從基因學上尋找答案。
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 ,系知乎優秀回答者,來自知識星球真知拙見的病原生物學博士):
關于蝙蝠是否是病毒的理想宿主,作為研究人員來說,要解決這個假說可以分為三步:
第一步:蝙蝠是不是十分重要的新發病毒儲存宿主?
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?
對于第一個問題,現在可以說公認沒有爭議了,蝙蝠確實是很多新發病毒的儲存宿主,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,這些大多數屬于killer virus,也就是殺人的病毒。
對于第二個問題,蝙蝠是不是特殊的?
首先需要了解蝙蝠本身的一些特點,比如:
1、哺乳類1/5是蝙蝠;
2 、在現存的種、屬數目上僅次于嚙齒類;
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 、可變的體溫調節;
6 、回聲定位;
7 、預期壽命很長(一般來說哺乳類是體型越大壽命越長);
8 、很少發生癌癥;
9 、N多種病毒的儲存宿主
對于蝙蝠是否為病毒的存儲宿主還有一些潛在證據,比如實驗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”蝙蝠細胞中分離出持續性感染的病毒;非常高的病毒流行率;更多樣的基因多樣性;存在“現代”哺乳動物病毒的“祖先”或“先祖”支系。
最后一個問題,是什么原因讓蝙蝠這么特殊?
從基因組學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,但是表達譜不同
通過基因組測序發現,蝙蝠的DNA損傷修復相關的基因很不同尋常,可以說修復DNA損傷的能力很高,也就是說飛行造成的代謝率升高,更容易產生DNA損傷的在長期的進化中,蝙蝠通過提升DNA損傷修復能力來抵抗。
同時,我們知道人如果長時間發燒40°,人也基本上完蛋了,培養細胞也一樣,如果在40°培養細胞,超過24小時,細胞肯定掛了,但是體外培養的蝙蝠細胞卻能抵抗熱壓力。
通過實驗發現,蝙蝠細胞內的熱休克蛋白/HSP(一大類細胞伴侶蛋白,可以促進蛋白的正確折疊,促進細胞的耐熱性等等)本底表達水平非常高。
而且I型干擾素通路相關的基因也有很多有意思的特征(I型干擾素是具有誘導細胞產生抗病毒活性的分泌蛋白質,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分子結合內源性肽段的精確度更好(MHC-組織相容性復合體,通過介導CD8+T細胞產生細胞毒效應/裂解細胞,病毒復制是在細胞內的,如果細胞察覺發現自己被病毒感染之后會把合成的病毒蛋白進行消化,進而產生病毒特異性的肽段,加載到MHC-1的溝槽中,轉移到細胞表面,進而告訴CD8+T細胞“我被病毒感染了”,這時候CD8+T細胞就會釋放穿孔素顆粒酶把這個細胞打洞,細胞死了,里面還沒出來的病毒也就一起死了)。
通過產生IL-1β介導炎癥反應的炎性小體(inflammasome)通路中,蝙蝠居然缺失了PYHIN家族的基因,炎癥可以導致各種疾病,包括老化和癌癥等等,其中在細胞質中存在DNA時會強烈誘導炎癥(DNA正常情況下只存在與細胞核/染色質或者線粒體中),而幾類炎性小體就是識別細胞質中存在的DNA來介導炎癥的,所以,蝙蝠相關基因缺失會導致蝙蝠本身的炎癥水平很低。

用通俗一點的語言解釋:因為在進化上,蝙蝠選擇了飛行,所以它的代謝率會升高,這樣氧化應激水平也會升高,為了對抗飛行帶來的這些結果,蝙蝠進化上適應了高水平的DNA損傷修復,這一點的直接后果是蝙蝠的壽命很長,并且很少發生癌癥;此外蝙蝠具有了更強的本底水平的固有免疫應答系統,所以攜帶病毒的時候很少發病或就是不發病。
高水平的本底固有免疫系統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。這和其他哺乳動物,平時不表達這類分子,而是通過誘導再大量產生的情況完全不同(none or all)。
所以得到蝙蝠之所以攜帶眾多病毒原因的新假說——一切都是哺乳動物飛行帶來的副產物。
有科學家推測,可能是作為哺乳動物中唯一能飛的動物,蝙蝠的新陳代謝就會非?臁⒛芰肯拇。新陳代謝的過程會對機體產生各種各樣的損傷,比如活性氧,比如DNA復制錯誤等等。而這些壓力和可能導致的細胞損傷有可能會使蝙蝠自己進化出一套機制,來使它自身部分免疫系統一直處于開啟的狀態。
最后總結一下,蝙蝠之所以成為“毒王”,主流觀點有這樣幾種:
蝙蝠種類甚多——病毒相應多。
蝙蝠種群數量大,種類又多,相互之間還可能互相雜居,一個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。
蝙蝠會遷徙,種群的交流——病毒的交流。
蝙蝠活的長——相互之間病毒傳播的機會更多。
蝙蝠與人類同屬哺乳動物——進化上的親緣關系不是特別遠——某些遠古留下的病毒可能在人和蝙蝠的細胞上都有相應的病毒受體,給病毒的跨種跳躍創造條件。
還有一些觀點認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出來的時候就噴出來了,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,絕對是宿主中的戰斗機。