研究显示：蝙蝠超级免疫系统能完美适应冠状病毒，飞行或是一大优势

在新冠大流行期间，蝙蝠成为了众多科研人员眼中的原始宿主。对于其特殊免疫机制的探索，也成为了一大“解密”关键。蝙蝠到底为什么能够在身染数种病毒的情况下，“百毒不侵”并保护自己安然无恙？

蝙蝠独特“超级”免疫系统完美适应冠状病毒

萨斯喀彻温大学（USask）的研究小组发现了蝙蝠如何在不生病的情况下携带中东呼吸综合征（MERS）冠状病毒——该研究可能揭示了冠状病毒轻轻松松“跳跃”传播到人和其他动物身上的秘密。

冠状病毒——例如MERS、SARS，以及大流行之下的新冠病毒（SARS-CoV-2）被认为起源于蝙蝠。尽管这些病毒可能会导致严重的疾病，甚至成为致命“杀手”。

此前，虽然这些疾病造成了严重的的伤害，但蝙蝠身上的一些秘密仍不为众人所知。

USask微生物学家Vikram Misra说：“蝙蝠不能摆脱病毒，但也不会生病。我们想了解为什么MERS病毒没有像在人类身上一样，‘关掉’蝙蝠的免疫反应。”

这项研究最新发表在《科学报告》（ Scientific Reports）上。研究小组首次证明，由于蝙蝠和病毒共同发生了关键的适应机制作用，食虫棕色蝙蝠的细胞可以持续感染MERS冠状病毒达数月之久。

该论文的通讯作者Misra说：“ MERS冠状病毒不仅没有像在人类身上一样杀死蝙蝠的细胞，反而与这种特殊宿主建立了一种长期的关系，这是由蝙蝠独特的‘超级’免疫系统维持的。” “新冠病毒（SARS-CoV-2）被认为以相同的方式运行。”

Misra说，研究小组的工作表明，蝙蝠承受的压力——如潮湿的市场、其他疾病以及可能的栖息地丧失——或许在冠状病毒蔓延到其他物种中起到了一些作用。“当蝙蝠的免疫系统承受压力时，它将破坏免疫系统与病毒之间的平衡，并使病毒繁殖。”

这项研究是由美国农业部西方兽医学院和VIDO-InterVac的一组研究人员在USask的疫苗和传染病组织-国际疫苗中心（VIDO-InterVac）进行的，该中心是全球最大的3级遏制研究场所之一。

VIDO-InterVac科学家说：“我们发现MERS冠状病毒可以非常迅速地适应特定的生态位，尽管我们不完全了解发生了什么，但这证明了冠状病毒是如何能够如此轻松地从一个物种跳到另一个物种的。共同主持蝙蝠研究的达里尔·法萨拉诺（Darryl Falzarano）开发了针对MER病毒的第一种潜在疗法，目前正在领导VIDO-InterVac努力开发针对新冠肺炎的有效疫苗。

到目前为止，新冠病毒已感染了全球超过350万人，并杀死了其中的7％。相比之下，MERS病毒在2012年感染了将近2500人，但每3个人中就有1人死亡。骆驼是中东呼吸综合征冠状病毒的已知中间宿主（intermediate host），但蝙蝠被怀疑是原始宿主（ancestral host）。

Misra说，冠状病毒可以迅速适应它们感染的物种，但是对这些病毒与其天然蝙蝠宿主的分子相互作用知之甚少。 2017年，由USask领导的一项研究表明，蝙蝠冠状病毒可以在其天然蝙蝠宿主中持续“休眠”至少4个月之久。

当暴露于MERS病毒时，蝙蝠细胞会逐渐产生适应效果——不是通过产生引发疾病的发炎蛋白，而是通过维持天然的抗病毒反应来“关闭”这种功能——而这种功能，却在包括人类在内的其他物种中纷纷“关闭”了。同时，MERS病毒还会通过非常迅速地使一个特定基因发生突变来适应蝙蝠宿主细胞。

这些适应作用共同作用，导致病毒在蝙蝠中长期保留，但变得无害，直到某种疾病（或其他应激源）打破这种微妙的平衡之前都能让蝙蝠安然无恙。

接下来，研究小组将把重点转向解蝙蝠传播的MERS病毒如何适应骆驼（一组奇数足的动物，包括骆驼）和人类细胞中的感染和复制。

Misra表示：“这些信息对于预测下一个可能会引起大流行的蝙蝠病毒可能至关重要。”

论文的主要研究人员是Misra的前博士生Arinjay Banerjee和Sonu Subudhi，他们现在分别在麦克马斯特大学和麻萨诸塞州总医院工作。其他团队成员包括研究人员Noreen Rapin和Jocelyne Lew，以及暑期实习生Richa Jain。

蝙蝠免疫系统“训练”病毒株产生适应性

根据2月3日在《eLife》上发表的一项研究，这是因为蝙蝠可能是最终的“孵化器”，这要归功于其强大而有效的免疫系统。它身上的这种免疫系统实际上似乎在“训练”病毒株，鼓励它们适应并进化为尽可能适应和传染病毒的方式。

蝙蝠本身的生存机制，却为病毒的传播带来了不幸的副作用。当病毒设法从蝙蝠跃迁到包括人类在内的其他种类的动物时，接受者的免疫反应并不具备抵抗这些协调、有效且高度可传播的病原体。

加州大学伯克利分校的疾病生态学家Mike Boots说：“最重要的是，蝙蝠在寄存病毒方面可能很特殊。”“许多病毒都来自蝙蝠，这样的结果并非随机产生。”

在一项新研究中，Boots和他的研究人员研究了蝙蝠细胞系的病毒感染性，包括埃及果蝠（Rousettus aegyptiacus）和澳大利亚大蝙蝠狐蝠（Pteropus alecto）的培养物。

来自猴子（非洲绿猴，Chlorocebus）的称为Vero细胞的细胞也被用作对照，但结果显示这些猴子细胞处于明显的劣势。

这是因为蝙蝠的免疫系统的分子机制之一是闪电般快速产生称为干扰素-α的信号分子，该信号分子是在病毒反应中触发的。当干扰素蛋白被病毒感染的细胞分泌时，附近的细胞就会进入防御性抗病毒状态。

非洲绿猴细胞系就没有这种优势。在实验中，当细胞培养物暴露于模仿埃博拉病毒（Ebola）和马尔堡病毒（Marburg）的病毒时，猴子细胞很快就会陷入“不知所措”的混乱状态。另一方面，蝙蝠细胞由于其快速的干扰素信号传导，比较轻松就抵抗了病毒的攻击。

然而，自相矛盾的一点是，根据该团队的计算机模拟——他们发现干扰素似乎最终可以使病毒受益，即使它阻碍了它们杀死细胞的能力。因为虽然这些信号系统阻止了细胞的死亡，但却仍然保持了感染，并且病毒开始变得适应防御机制。

“这表明拥有真正强大的干扰素系统将有助于这些病毒在宿主体内持久存在。”生物学家和该研究的第一作者卡拉·布鲁克（Cara Brook）说。

“当您具有更高的免疫反应时，您将获得保护免受感染的这些细胞，因此该病毒实际上可以提高其复制速率，而不会损害其宿主。但是当它溢出到人体内时，我们不会具有相同类型的抗病毒机制，我们可能会经历一系列病理反应。”

重要的是要注意，人类确实有干扰素-α，但是蝙蝠感染病毒的时间似乎比我们容易得多。而蝙蝠——即使它们感染了可以杀死人类的病原体，它们也没有表现出明显的疾病症状，而是携带病毒，长期持续感染。研究人员说，这种持久性似乎受到干扰素的鼓励。“非常关键的一点，我们发现蝙蝠细胞系显示出增强的干扰素介导的免疫反应的特征……从而可以建立快速的宿主内部细胞间病毒传播率。”

据他们分析，干扰素途径诱导的抗病毒状态可以保护活细胞免于组织培养的死亡，从而导致体外流行病持续时间延长，从而增加了建立长期持续感染的可能性。

而且研究小组表示，这样的结果是，如果蝙蝠在宿主内进化出快速复制的病毒，使其免疫系统不同于蝙蝠特有的免疫系统，那么它们跳入包括人类在内的后续宿主时，可能会增强毒力。

有时这一过程可能会涉及到中间宿主——例如猪，骆驼或马。但是，无论哪种动物，在体内寄存这些病毒时显然都难以做好招架的准备。尽管如此，了解感染的轨迹对于预测病毒的出现、传播和传播非常重要。

研究人员称，世界上有超过1400种蝙蝠，他们目前的研究只针对两种：“重要的是要记住，所有其他蝙蝠物种的反应也可能完全不同。”

蝙蝠感染更多的人畜共患病毒，飞行竟是其免疫的一大“挡箭牌”

许多动物都能将病毒传播给其他人，但是蝙蝠是病毒的超级宿主，是常见的传播者。偏偏不幸的是，随着人类更深入地入侵野生环境，野生生物直接与人、驯养动物互动的传播机会增加了，蝙蝠活生生为病毒开起了“不定时航班”。

与其他哺乳动物相比，蝙蝠具有更多的人畜共患病毒——研究人员发现其中有60多个分布在蝙蝠种群中。而且，平均而言，每个蝙蝠都会感染其中的两种病毒。其中一些与大规模暴发有关，例如MERS、SARS和埃博拉病毒，这些暴发是直接从蝙蝠或通过中间宿主传播给人类的。科学家认为，蝙蝠也很可能与新冠的最初传播有关。

但是，这些病毒的载量如此之重，蝙蝠如何生存下来？研究人员认为，这实际上取决于他们的飞行能力。

每分钟蝙蝠就会拍打几百次自己沉重的翅膀，它可导致细胞水平的损害。

这种强烈的伤害通常足以触发免疫反应，就像你的身体对感染一样。这包括炎症，发烧甚至粘液产生等症状，这种反应在大多数情况下是为了保护身体。

而且，在蝙蝠中进化出的病毒可能不会受到体温升高的影响。“当他们飞行时，他们的体温会模仿发烧。” “因此，在蝙蝠中进化的病原体已经进化到可以承受这些体温峰值。”

蝙蝠是唯一会持续飞行的哺乳动物，飞行造成它的基因跟其他哺乳动物或人都不同，这个基因决定它的免疫通路会保持一定量的防御状态，但不会免疫过激。

因此，由飞行造成的侵略性和持续的损害程度迫使蝙蝠适应。他们只产生足够的反应，可以生存和飞行，而且没有引起自身疾病。这种对飞行的反应带有一个相当有用的副产品：抵抗病毒的力量。它们减弱的抗炎反应不仅阻止机体过度运转，还使他们始终对病毒保持高度警惕。

通常，哺乳动物必须关闭其抗病毒反应系统以避免发炎，但科学家发现，某些蝙蝠根本不会关闭其抗病毒反应。它们的免疫系统基本上一直在寻找新的病毒入侵，因此，当病毒攻击时，蝙蝠可以迅速保护自己的身体免受病毒侵袭。他们不一定杀死病毒，但是他们确实保护自己的细胞免受病毒侵害。

因此，尽管所有这些病毒可能对其他哺乳动物都是致命的，但蝙蝠自身可以在一段时间内携带它们而没有任何严重的症状，在这段时间内，它们会继续传播。蝙蝠约占哺乳动物物种的20％，它们也喜欢群居，从而增强了它们之间的病毒传播。

蝙蝠可以在很短的时间内移动很远的地理距离。这意味着它们还会将自己的病毒液传递给各种各样的动物，并且这些动物通常会在处理、狩猎、屠宰或食用动物时，通过唾液、粪便或尿液将它们传递给人类。

冠状病毒在蝙蝠体内传播已久，且存在季节性变化

同样是发表在《科学报告》（ Scientific Reports）上的另一篇论文指出，蝙蝠和冠状病毒之间有很久远的进化史，而且这类病毒在其体内传播存在季节性变化。

研究人员们从一千多只蝙蝠身上采集了棉签和血液样本，其中有8%携带冠状病毒。

研究人员对这些蝙蝠体内的冠状病毒进行了基因分析。通过比较冠状病毒与其他动物，包括海豚、羊驼和人类的冠状病毒，从而建立一个巨大的冠状病毒系谱。这张家谱图显示了不同种类的冠状病毒是如何相互关联的。这表明冠状病毒和蝙蝠一起进化已久，而且同一地理区域内不同蝙蝠群的冠状病毒株存在遗传差异。

而且研究人员、疾病生态学家Camille Lebarbenchon指出:“有越来越多的证据表明，这些病毒在蝙蝠体内的传播存在季节性变化，这表明这个数字可能会随着一年中的不同时间而发生显著变化。”

病毒传播的罪魁祸首：蝙蝠还是人类？

动物学家和疾病专家表示，人类行为的变化——自然栖息地的破坏，再加上地球上现今数量众多的快速移动的人，使曾经被锁在大自然中的疾病迅速传播到人体内。而且人类正在以前所未有的规模增加动物的运输，动物则以前所未有的怪异方式“混居”在一处。

科学家们仍不确定该病毒的起源，只有在他们将可疑病毒中分离出活病毒后，才能证明其来源，这是一项艰巨的任务。

在世界各地包括非洲、欧洲和中国的蝙蝠体内均发现与SARS病毒相似的SARS样冠状病毒——蝙蝠可能是冠状病毒的来源，但一些科学家表示，人类应为这种疾病的传播负责。

同时，虽然蝙蝠可能传播病毒的同时保护了自己，但也可能为我们了解病毒提供重要参考。病菌与人体的免疫系统已经博弈了千万年，双方在较量中同步进化，各有输赢。当务之急，是对于广谱的抗病毒药物的研发。

正如纽约市生态健康联盟的疾病生态学家凯文·奥利瓦尔（Kevin Olival）所说的那样：“我们可以从蝙蝠那里学到很多关于它们的免疫系统的知识，并利用其中的一些信息来思考我们自己的健康状况并开发出自己的针对病毒的疗法。”

指出，尽管蝙蝠携带冠状病毒，但我们不应该以公共卫生的名义伤害或扑杀蝙蝠。有大量证据表明，蝙蝠对生态系统的功能非常重要：给植物授粉，吃带病的昆虫，帮助传播种子，帮助热带森林树木的再生。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200506133614.htm

https://www.sciencealert.com/deadly-viruses-always-seem-to-start-off-with-bats-here-s-why-they-re-patient-zero

https://www.businessinsider.com/bats-breeding-ground-viruses-superhost-coronavirus-2020-4

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200409141429.htm

https://phys.org/news/2020-04-coronaviruses-evolving-millions-years.html

https://edition.cnn.com/2020/03/19/health/coronavirus-human-actions-intl/index.html

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