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从SARS到MERS,再到新冠肺炎,为什么源头都指向蝙蝠?

来源:中国数字科技馆

  采访专家:

  张劲硕(中国科学院动物研究所·国家动物博物馆研究馆员)

  张新庆(北京协和医学院人文学院教授)

  中国人对蝙蝠并不陌生,这种似兽似鸟的动物,依靠动力飞行并喜欢夜间活动。在民间,蝙蝠被很多人称之为“檐老鼠”,因为和“福”字同音,甚至还被当作吉祥物。博物馆的很多瓷器等器物上,常见它们的身影。当然,因为它模样奇异,也有很多人将蝙蝠看作是见不得阳光的丑恶与黑暗势力的象征。

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▲2003 年爆发的 SARS 疫情,科学家们在对病毒溯源追踪中发现其起源于蝙蝠中的菊头蝠(图片来源 / 视觉中国)

  蝙蝠和许多新发传染病都脱不了干系。当新传染病发生时,我们往往就会在蝙蝠身上发现相同或者相近的病原体。2003 年爆发的 SARS 疫情,科学家们在对病毒溯源追踪中发现其起源于蝙蝠中的菊头蝠。

  2009年美国流感流行,研究人员从中美洲的黄肩蝠体内发现了甲型流感病毒。前两年发生的MERS,从非洲、欧洲等地的蝙蝠体内也检测到了近源病毒。现在正在发生的新型冠状病毒疫情,根据多个科学团队的研究,其病毒的自然宿主最有可能的还是蝙蝠。正是它们体内的一些病毒成为人类健康的潜在威胁。

  蝙蝠有超强的 DNA 损伤修复能力

  蝙蝠是翼手目哺乳动物的统称,作为地球上唯一进化出飞行能力的哺乳动物,蝙蝠在距今 5300万 -3650万年以前的始新世就已经存在。如今,与蝙蝠同时代的动物绝大多数被自然淘汰,而蝙蝠经历各种灾难之后顽强地活了下来,经过千万年的发展,成为仅次于啮齿类动物的第二大哺乳动物,占地球上哺乳动物的20%左右。

  位于美国得克萨斯州的布兰肯洞穴是已知全球最大的蝙蝠洞,栖息着 2000 万只蝙蝠。

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▲美国得克萨斯州的布兰肯洞穴是地球上哺乳动物最稠密的家园(摄影:Karine Aigner)

  长期以来,蝙蝠的进化过程一直是个谜。2018年发表在《科学》杂志上的一项研究称,在 5000 万至 5200 万年前,当植物茂盛、昆虫种类达到历史最高记录之时,地球曾经历了一次气温急剧上升的历史。气候变暖促使昆虫大量繁殖衍生,于是蝙蝠也演化出独特的飞行技巧和回声定位能力,以便能捕捉到猎物。在随后千万年的演化大陆上,蝙蝠更是演化出了极其强悍的生存技巧。

  科学家很早就注意到一个现象,即大型动物的寿命往往比小型动物的寿命要长。动物群体中,一般体型越大的动物心跳越慢,寿命也更长,体型偏小的一般则相反。比如大象心跳每分钟 26 次,平均寿命 60 年;而和蝙蝠同大小的老鼠心跳每分钟 500 次以上,寿命却只有区区 1-3 年。

  这是因为体型小的生物体散热快,需要更高的新陈代谢速度来维持体温。一般而言,新陈代谢越快,生物的寿命越短。

  蝙蝠却是一个例外:飞翔时,它的心跳每分钟可达1000 多下,需要消耗巨大的能量。然而普通蝙蝠虽然新陈代谢极快,却拥有不合常理的 30 年超长平均寿命,部分蝙蝠寿命更是超过了40年。它们演化出了超强的 DNA 损伤修复能力,从而比个头相似的哺乳动物寿命长得多。

  危险的“病毒库”

  免疫反应是众多哺乳动物的共同特征,这有助于身体抵御病毒等病原体,但是对某种病毒的过度免疫反应可能导致人类及其他哺乳动物发生严重的疾病。蝙蝠在进化的道路上很好地解决了这个问题。

  尽管有冬眠习性的蝙蝠在冬眠时体温可以降到10℃以下,但蝙蝠在飞行过程中,体温则升至 38℃ -41℃。人类在发烧免疫系统开启时,也能够达到38℃ -40℃甚至还要高 1℃ -2℃的温度,但如果不马上进行降温处理,持续这个温度的话,人的身体机能会受到很大伤害。

  而蝙蝠的高体温却是常态,这致使它们的身体拥有了独特的“全天候”免疫系统。进化道路上发展起来的这种强悍能力,让蝙蝠的身体成了危险的“病毒库”,它们在高温状态时有的病毒会被杀死,有的病毒则经受住了考验,导致众多的病毒得以寄居在它们的身上。再加上蝙蝠本身是一种种类繁多、喜群居、食物谱广泛,并且具有长时间的飞行能力能长途迁徙的物种,这类特点使其容易为病毒的进化变异提供绝佳的条件,也可能使其携带的病毒传播到很远的地方。

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▲蝙蝠身体拥有了独特的“全天候”免疫系统,这让蝙蝠的身体成了危险的“病毒库”(摄影:Karine Aigner)

  蝙蝠携带病毒却极少出现病症,中国科学院武汉病毒研究所研究员周鹏试图通过蝙蝠找出可以对抗病毒的机制。2018年2月,他作为通讯作者在《细胞·宿主与微生物》上发表研究显示,蝙蝠体内一个被称为“干扰素基因刺激蛋白-干扰素”的抗病毒免疫通道受到抑制,这使得蝙蝠能够抵御疾病,却不会引发强烈的免疫反应,这让蝙蝠和病毒实现了共生。

  到目前为止,国内外的研究人员采用各种方法从蝙蝠体内检测或分离到的病毒超过了 130 种,其中近一半都是人兽共患病的病毒。在蝙蝠身上可怕的病毒清单里,列出了埃博拉病毒、马尔堡病毒、狂犬病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒等。

  消灭蝙蝠就能终结病毒?

  由于携带众多危险的病毒,蝙蝠成了很多人痛恨的公敌。现在爆发新型冠状病毒疫情,病毒源头追溯到蝙蝠身上,又让它们成了人类“咬牙切齿”的对象,然而消灭蝙蝠就能一劳永逸地终结病毒吗?

  中国科学院动物研究所·国家动物博物馆研究馆员张劲硕博士表示,蝙蝠是哺乳动物中仅次于啮齿目动物的第二大类群,全世界总共有近 1400 种(中国有 160 余种),遍布于各大洲,除了两极和海洋中个别岛屿以外,无论是沙漠还是雨林,高山还是平原,处处都有它们的身影,蝙蝠已经成为地球生态系统的一部分。

  多数种类的蝙蝠是夜行性昆虫的主要捕食者,对农林业的害虫起到重要的控制作用。有些蝙蝠是植物授粉者、种子传播者、森林生态系统的重建者。在热带和亚热带地区的原始森林中,大蝙蝠亚目的蝙蝠往往是关键种。一旦这些关键种数量减少,就容易导致生态系统平衡的破坏。此外蝙蝠也是食物链不可或缺的部分,蝙蝠集居地积累的排泄物还是一种经济的、优质的农业肥料,“人类千万不要妖魔化蝙蝠。” 张劲硕表示。

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▲中科院武汉病毒所的研究人员在云南昆明等地采集蝙蝠的粪便等样品(图片来自网络)

  扑杀蝙蝠不是一个好主意。“消灭蝙蝠不会减少疾病的传播,反而会增加易感蝙蝠的数量,增强疾病传播。”据研究表明,扑杀蝙蝠可能在某种程度上增加病毒传播,因为扑杀对象往往是获得了免疫力的成年蝙蝠,留下了更有可能携带和传播疾病的幼年蝙蝠。

  张劲硕说,现在很多蝙蝠已经是受胁物种,许多蝙蝠因为人类的原因,生存环境恶化,自身种群也受到了严重威胁。自然界中每一种物种的存在都是合理的,它们都是生态链条上的重要环节,人类不能因为蝙蝠携带病毒众多就要想着消灭它们。“这种想法可以理解,但做法不可取,也不是疫情防控的有效策略。”北京协和医学院人文学院教授张新庆表示。

  蝙蝠的存在对人类也具有重要价值。作为一种生命力极其强悍的物种,蝙蝠身上更多的秘密等着人类去破解,它们独特的“全天候”免疫系统,未来可能为人类所用,从而更好地保护人类健康。

  人类可以与蝙蝠安全相处

  对人类而言,关键是学会如何与蝙蝠相处。张劲硕认为,蝙蝠与病毒有协同进化的关系,就像我们每一个人身上也都有各种病毒,这在自然界是十分正常的,并且蝙蝠这个类群是健康的,它们没有病,携带病毒、细菌不等于发病。 

  只要人类不侵犯它们,一般就不会威胁自身。因为蝙蝠携带的病毒一般不会直接在人身上造成感染与传播。另外,大多数蝙蝠都是夜行模式,它们通常都会选择远离人群的地方生活,常常在山洞中居住,对人类几乎没有什么威胁。

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▲人类可以与蝙蝠安全相处(摄影:Karine Aigner)

  “源自蝙蝠的病毒感染人的过程非常复杂,其中一定有变异,有中间宿主。” 张劲硕表示。许多生物的栖息地和蝙蝠是重叠的,当该地区的生物接触过蝙蝠或蝙蝠粪便时,就有可能染病。也就是我们说的中间宿主,它们会代替蝙蝠将病毒传播到人类之中,比如2003 年的 SARS 中间宿主就是果子狸。

  要避免源自蝙蝠的病毒的威胁,张新庆以及一些动物保护专家认为,关键在于禁止猎杀野生动物。因为人类大范围的猎捕并食用野生动物,会将病毒从野生动物带入到人类活动环境甚至人类自身上,有时就会给人类带来灾难。此外,人类还需要减少和野生动物的直接接触。(撰文/记者 李鹏 图文编辑 吉菁菁)

本文来自:中国数字科技馆
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