澳洲穴兔与粘液瘤病毒的协同进化 , 病毒的毒性越来越弱
宿主和病毒协同进化的最终结果 , 一定是宿主对病毒的抵抗力越来越强 , 病毒传播能力越来越强、毒性却越来越弱 。 下面举个例子 , 欧洲穴兔的入侵和泛滥对澳洲生态造成了很大破坏 , 这让澳洲人头疼不已 。 无奈之下他们使用了生物武器 , 在1950年将粘液瘤病毒有意释放到兔子当中 , 结果导致澳洲的兔子数量迅速从6亿只下降到1亿只 。
就在澳洲人以为粘液瘤病毒将彻底解决掉兔子的时候 , 病毒和兔子之间却好像达成了某种默契 , 病毒毒性越来越弱 , 兔子免疫力却越来越强 。 到1991 , 兔子数量恢复到2~3亿只 。 人们为了消灭兔子 , 又在1996年使用了杯状病毒 , 2012年使用了毒性极强的K5病毒 , 至今仍无法控制住兔子 。 现在 , 人们已经意识到 , 单靠病毒消灭兔子是不现实的 。
在自然选择压力下 , 病毒一定会渐渐在遗传和生物化学上进行优化 , 最终达到理想状态——持续传播而不引起宿主的严重疾病 。 因此 , 病毒对原生宿主总是友好的 , 而一旦进入新宿主体内往往掀起一阵血雨腥风 。 不光是蝙蝠 , 其他野生动物和我们人类体内都藏有很多病毒而相安无事 , 而这些病毒一旦进入其他生物体内就可能造成严重后果 。 在这一点上 , 蝙蝠和其他动物没有本质区别 。
入侵澳洲的穴兔
蝙蝠为什么有那么多病毒?蝙蝠与其他哺乳动物的一个重要区别 , 就是它体内的病毒种类似乎特别多 , 这是由多种原因造成的 。 蝙蝠会飞 , 活动能力远胜其他哺乳动物 , 而且它很长寿 , 相似体型的老鼠只能活1~3年 , 它却能活30~40年 , 因此蝙蝠有机会比其他哺乳动物接触和积累更多病毒 。
此外 , 蝙蝠的群居习性使某一个体身上的病毒很容易在整个种群内传播 。 蝙蝠的群体规模非常大 , 经常成千上万 。 尤其是温带蝙蝠冬眠的时候 , 有时数以百万的蝙蝠都挤在一个洞里 。 如著名的布拉肯蝙蝠洞 , 里面居然住着200万只巴西犬吻蝠 。
更重要的是 , 蝙蝠还广泛存在着不同种混居的情况 , 蝙蝠学者在调查中很少发现一个蝙蝠洞中只住一种蝙蝠的情形 。 例如在锦阳的调查就显示 , 大足鼠耳蝠、中华鼠耳蝠和水鼠耳蝠广泛存在混群现象 。
【科学辟谣:蝙蝠携带病毒却不生病,仅仅是体温高那么简单?】大群蝙蝠倒挂在树上
不同蝙蝠混群很容易发生交叉感染 , 病毒很方便在不同物种之间传播 , 多种蝙蝠甚至不同科、属都共享一个病毒库 。 拿蝙蝠和老鼠做一下对比 , 虽然老鼠物种数量(2300种)是蝙蝠(1200种)的两倍 , 但它们携带的人兽共患病毒种类却差不多 , 蝙蝠是62种 , 老鼠是68种 。 就单一物种来说 , 蝙蝠携带的病毒种类平均是老鼠的两倍 , 因此是比老鼠更危险的传染源 。
在长期演化过程中 , 蝙蝠也适应了多病毒的环境 。 它的原生抗体库更大 , 不需经过特异性免疫应答即可产生高亲和力的抗体 , 而多数哺乳动物只有在遭到同一种病毒再次感染的时候才能实现这一点 。
此外 , 蝙蝠细胞里干扰素活性较高 , 病毒的过度增殖受到了抑制 。 前面我们已经讲了 , 蝙蝠的炎症反应较弱 , 不会通过炎症反应激活大量的干扰素 , 可见蝙蝠把免疫工作做到了平时 , 令病毒对它的细胞无可奈何 。 而多数哺乳动物平时没有维持高水平的干扰素 , 试图只靠临门一脚的免疫反应消灭病毒 , 遇到毒性不是很强的病毒尚能应对 , 而遇到毒性很强的病毒只会使自身免疫系统不堪重负 , 反而使病毒大量增殖 , 把身体搞垮 。
蝙蝠和人体遭到病毒感染时的不同反应 , 蝙蝠体内高水平的干扰素是关键
蝙蝠的病毒为什么那么危险?如前所述 , 病毒与新宿主接触伊始容易引发严重后果 , 这符合进化规律 。 然而 , 蝙蝠携带的病毒似乎对其他动物特别危险 。 例如 , 埃博拉病毒与蝙蝠相安无事 , 到了人体内就成了世界上最危险的病毒 , 它的生物安全等级为最高的四级 , 而著名的艾滋病毒才是三级 。 这种病毒在非洲爆发过两次 , 每次都造成了尸横遍野的惨象 。
前面已经讲到 , 蝙蝠由于会飞、长寿和群居等特点 , 身体里携带的病毒特别多 , 然而很多鸟类同样有这些特点 , 为什么鸟类就不会给人传播那么致命的病毒?原因就是 , 蝙蝠与人一样都是哺乳动物 。
动物细胞的细胞膜具有半透膜的特性 , 只允许水分、脂质等部分小分子自由通过 , 有机大分子要想进出就需要借助细胞膜上的载体蛋白 。 载体蛋白具有特异性识别功能 , 只允许具有某种特异结构的分子通过 , 如葡萄糖转运载体蛋白只负责运输葡萄糖 。 病毒要想进入细胞 , 必须具有这样的特异结构 , 把自己冒充成细胞需要的某种大分子 , 骗载体蛋白给它开门 。 这样 , 这种特异结构就成了病毒进出细胞的“钥匙” 。
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