全球首次发生7例人类感染H5N8型禽流感病毒！禽流感是怎么来的？-禽流感

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近日，俄罗斯向世卫组织通报一起人类感染 H5N8 型禽流感病毒事件，为全球首次。

被感染者为轻症、无症状，目前状况良好，没发现人际传播，但不排除病毒在未来发生变异并出现人传人的可能。

据报道，近几个月以来，欧洲、中东、北非等地陆续暴发H5N8型禽流感疫情，造成大量家禽和野生鸟类死亡。但自全球首次发现H5N8型禽流感病毒以来，还没有发现人感染这种病毒的病例。

图片来源央视财经

近些年，我们经常能看到禽流感感染人类的新闻。禽流感离我们非常近，目前我们还没有战胜它，那么，威胁着我们和家禽的禽流感是怎么来的呢？

今天和蝌蚪君一起来了解一下禽流感的前世今生吧！

01 禽流感是怎么来的？

禽流感病毒属于正粘病毒科，由三种结构组成。核心是8股RNA片段；外面是核衣壳，核衣壳由蛋白质衣壳和衣壳中心包含的病毒核酸组成；核衣壳外面，则是一层包膜。

包膜上有两种刺突，一种是血凝素（hemagglutinin，HA），另一种是神经氨酸酶（neuraminidase，NA）。[2]

新闻提到禽流感总是“H某N某”的格式，这里的H和N指的就是血凝素和神经氨酸酶的种类。H5N8型禽流感病毒是在2014年全球首次发现的。

禽流感病毒模式图；图片来源：songshuhui.net

和拥有线粒体等细胞器的普通细胞不同，更有别于组织分化成熟、器官各司其职的人类。禽流感病毒既不能制造能量，也不能从周围的营养物质中获取能量。

对于病毒的起源，目前只有几个假说。有的学者认为病毒其实是退化的细胞器，也有的学者认为，病毒可能和细胞一样古老，二者互相渗透，彼此适应，共同进化。[3]

进化树；图片来源：中国农业百科全书·生物学卷

禽流感病毒从一开始就与众不同，“选择”了RNA作为遗传物质。这又和绝大多数生物出现了分歧。绝大多数生物选择DNA作为遗传物质，这不是没有理由的。

举个例子来说，田鼠生活在野外，自卫能力差，天敌众多，只能凿穴而居、昼伏夜出。

因此，每只田鼠都拥有出色的打洞能力和杰出的视力，它们也都希望，能把这些生存优势遗传下去。

DNA拥有一套可靠的纠错机制，保证了基因复制的正确性。相反，RNA不靠谱得多。RNA聚合酶的矫正能力很低，比宿主细胞高一百万倍左右。几乎每一个新病毒出生，都可能伴随着一个基因突变。[4]

这就意味着，禽流感病毒没有选择去适应某个特定的环境，而是选择了适应所有环境。

只要子代够多、子代的类型够多，理论上讲，不管遇到什么环境，都有部分子代可以适应。既然没有细胞器，那就只有寄生一条路可走。

当禽流感病毒遇到合适的宿主时，便会用血凝素（H）与细胞上的相应受体结合，粘附到宿主上；接着病毒进入细胞，脱去蛋白质，暴露出RNA，利用细胞内的物质，大肆复制；最后，神经氨酸酶（N）斩断新病毒和宿主细胞的联系，使病毒逃逸而出。[5]

左，血凝素，右，神经氨酸酶；图片来源：wikipedia.org

从这里，我们可以看出，血凝素（H）和神经氨酸酶（N），既决定了禽流感病毒的适应性，又左右着其毒力，也就是对细胞的杀伤能力。

02禽流感和兔子、野鸟的博弈

二十世纪五十年代，澳大利亚最危险的动物，是兔子。它们数量庞大，到处打洞，啃食一切能消化的东西，而且，因为缺少天敌，还在加速增长中。

无奈之下，当地政府举行了一个前无古人的生物学实验：投放一种粘液瘤病毒，杀死野兔。

之后不久，爆发了全国性的瘟疫，受感染兔子的死亡率接近100%。随后，粘液瘤病毒的致命性不断下降。到今天，虽然还有兔子会因为粘液瘤病毒死亡，但总体的死亡率已经聊胜于无了。兔子的数量，也再次不受控制地增长。[6]

为什么会这样呢？我们前面说到，RNA的复制过程很容易出错。因此，即使一个病毒进入一个细胞，也会产生各种各样的子代。

有些子代可能会变化较大，重新编码蛋白质，产生新的血凝素（H）和神经氨酸酶（N）类型,这被称为抗原漂移。

子代大致可以分为三种：第一种，毒力很强；第二种，毒力很弱；第三种则比较中庸。

那么，当这些子代逃离宿主细胞以后，会发生什么呢？强毒株首先消失了！因为它的致命性太厉害，往往还没能成功传递给下一个宿主，就跟现有宿主同归于尽了。

接着，弱毒株也越来越少。因为弱毒株虽然能大量散播，但是，不能对宿主造成损伤，或者损伤轻微，因而，就不能产生、释放足够数量的子代病毒，仅能在宿主的局部潜伏，甚至干脆被宿主的免疫系统干掉。最终，反而是中等毒力毒株越来越多。[4]

病毒入侵宿主模式图；图片来源于网络

与此同时，兔子也在经历选择。抵抗力差或者存在免疫缺陷的兔子，在第一时间死去；抵抗力非常强或者天生存在某种基因突变、可以遏制粘液瘤病毒的兔子，活了下来，并且通过生殖，将自己的生存优势传递下去。

禽流感病毒和野鸟之间，必然也存在这样的博弈，并最终实现了一种均衡的势态。

03 禽流感与鸡的较量

接着，一种全新的生物出现了，加入到了这种博弈中。这种生物，就是鸡。

鸡，图片来源：taopic.com

禽流感病毒和野鸟的博弈，使得禽流感病毒一直在进化之中，总有某一种类型的禽流感病毒可以感染鸡；而在人类意识到这一点之前，根本就不会主动隔离鸡和野鸟。

鸡的基因类型非常单一，又是群居。面对禽流感，大家都没辙；只要能感染一只鸡，所有的鸡都难逃魔爪。任何生物的基因在复制过程中，都会产生突变。

这些突变，有少部分是对生存没有影响的，大部分对生存有害，至于对生存有帮助的突变，可能几百年才出一个。

突变一旦产生，就很难清除；既然难以清除，那就会不断累积。如此一来，就跟棘轮一样，一次一个齿，只能往前，不能往后，走向必死的结局。[7]

棘轮，只能单向转动；图片来源于网络

大部分生物依靠有性生殖解决这个问题。有性生殖中，精子和卵细胞结合，交换一部分遗传物质。在这个过程中，对生存有利的基因得到集中，对生存不利的基因则有很大可能被剔除。

问题是，禽流感病毒它没爸妈……虽然RNA突变是禽流感病毒进化的基础，但是，复制错误并不是越多越好。

在生物学上，有一个错误极限的概念。简单地说，这一理论认为一个特定大小的基因组有一个可以耐受的最大错误率。

当大多数突变需要被去除时，与那些在极限长度以内的基因组相比，较长的基因组承受着更大的去除突变的负担，导致大多数适应突变损失，最终灭绝。[8]

一般情况下，禽流感病毒借助自然环境，避免错误极限的出现。一个病毒感染一只野鸟，随后大量复制、逸出，感染其他的鸟类。

因为不同的野鸟具有不同的基因型，所以，复制过程中产生了不利突变的那些子代，不能成功感染下一个宿主。只有合适的突变（血凝素和神经氨酸酶类型），才能生存下去。

但是当禽流感病毒遇到鸡的时候，这种机制就失灵了。禽流感病毒就好像寓言里那只狐狸，把自己饿瘦进入果园，吃完葡萄才发现，已经出不去了……这就是第二次博弈。

禽流感病毒在野鸟间传播、进化，偶尔感染鸡，导致鸡大批死亡。第二次博弈可以说是两败俱伤。

鸡失去了生命，人丧失了财产，禽流感病毒踏上了单行道。

与此同时，也有部分禽流感病毒从野鸟传染给人，但是因为人的免疫系统和野鸟差异太大，所以，禽流感病毒很难在人体内复制，即使成功复制，也很少致死。

对于抵抗力良好的年轻人来说，流感最多不过是头痛、发烧、食欲不振。这种局面，一直持续到了1918年。

西班牙大流感；图片来源：wikipedia.org03禽流感与流感大暴发

这一年，美国堪萨斯州的军营出现了不少流感患者。不过，他们的症状并不严重，一切似乎都和以前一样。

随后，法国、中国、西班牙、英国，几乎所有的国家都受到了流感侵袭。症状也从头痛、发烧演变为肺炎，甚至吐血。大批青壮年死去，至少2000万人丧生，美国的平均寿命因此下降了12年。[9]

这就是西班牙大流感。它让人类第一次知道了流感的恐怖。　

那么，这次流感是怎么来的呢？源于禽类的流感病毒在人体很难增殖，反之亦然。但是，二者均能在猪体内增殖。当两种病毒感染同一个细胞的时候，它们可以跟精子与卵细胞一样，彼此选取一些基因，进行重新整合。这就是基因重组。

猪，另一种驯养生物，成为了人流感毒株和禽流感毒株的混合器，帮助禽流感病毒打破了进化路上的单向通道。[5]

病毒重组的历史；图片来源：美国疾病控制与预防中心，cdc.gov [3]

于是，涉及禽流感病毒、野鸟、鸡、人、猪等多个物种的博弈出现了。

甲型禽流感的经典传播模式[5]

只要禽流感病毒还存在，它就会不断在复制中出错；只要禽流感病毒还能通过野鸟接触到人、鸡、猪，它就有打破屏障的可能；只要这种陌生的、可以在人与人之间传播的禽流感病毒出现，缺乏抗体的人类，就会束手无策。

2011年，荷兰病毒学家荣·弗切尔在一次科学大会上展示了自己的研究结论：H5N1病毒只要发生5个变异，就可以通过空气传播，可能导致危险的流感大暴发。[10]

这就是为什么我们一直在警惕禽流感。世界卫生组织甚至警告说，“自2003年底以来，世界比1968年，即上一世纪三次大流行中的最后一次发生以来的任何时候，都更加临近大流行” 。[11]

不过，话又说回来，我们从一开始就选择了一条不同的进化之路：不靠身体，依靠智力。因为肺结核，我们认识了细菌，并最终发现了抗生素；因为天花，我们学会了制作疫苗，弥补免疫系统的不足。

也许只要个十年八年，对禽流感的恐惧就会成为历史。

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#禽流感

原文链接：蝌蚪五线谱 责任编辑：陈驰

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