“毒王”蝙蝠身上携带着上千种病毒,人类为何不从它们身上提取病毒来制作疫苗呢。病毒,冠状病毒有500多种。肆虐全球、造成数万人死亡的埃博拉病毒;席卷东南亚的尼帕病毒;造成数千人死亡的中东呼吸综合症,都是蝙蝠的杰作。
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那人类为什么不从蝙蝠身上提取完整的病毒来做疫苗,彻底消灭病毒,以备不时之需呢?首先,蝙蝠是仅次于啮齿动物的第二大哺乳动物群。全世界共有19科185属962种,分布于除两极和大洋中个别岛屿外的各大洲。还是雨林,高山平原,无处不在!人类很难确定哪只蝙蝠是病毒的携带者。以埃博拉病毒为例,对于安哥拉狗鼻蝙蝠和食果蝙蝠,科学家们还犹豫不决。此前,科学家认为埃米尔感染了埃博拉病毒,被感染的食果蝙蝠咬伤,随后将病毒传染给他的母亲,母亲在一周内双双死亡。此后,埃博拉病毒随着前来参加葬礼的人们越传越远,疫情范围也越来越广。然而后来科学家发现,科学家们从剩下的烧焦的树干和动物粪便中提取了足够多的DNA样本,发现安哥拉狗鼻蝠也携带了埃博拉病毒。
其次,人类很难从蝙蝠身上提取完整的病毒。科学家们目前还无法从蝙蝠身上分离得到完整的埃博拉病毒基因组。尤其是蝙蝠携带的RNA病毒。病毒分为两类:RNA病毒和DNA病毒。DNA病毒广泛存在于人类、脊椎动物、昆虫和各种细胞系中。每种病毒只能感染一只动物。(个别例外)只有少数会致病,所以DNA病毒危害较小,而RNA病毒则很危险,艾滋病病毒(逆转录病毒)、丙型肝炎病毒、乙型脑炎病毒、所有流感病毒、鼻病毒、脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒、登革热病毒、轮状病毒、烟草花叶病毒等都是RNA病毒。
DNA病毒
RNA病毒的遗传物质是核糖核酸(RNAribonucleicacid)。通常它的核酸是单链的(ssRNAsingle-strandedRNA),即只含有一条链的RNA分子。也有双链的(dsRNAdouble-strandedRNA)。
RNA单链病毒
RNA不如DNA稳定,容易被酶催化降解,自然很难提取,尤其是从动物的软组织中提取。
最后,由于病毒的高度特异性,即使人类从蝙蝠体内提取出完整的病毒,对人类也没有任何影响。什么是特异性?分组对象之间必要的对应选择关系。例如,钥匙只能与锁匹配。你不能用这把钥匙打开其他锁。
病毒进入活细胞后,就发挥其生物活性。由于病毒缺乏完整的酶系统,没有合成自身成分的原料和能量,也没有核糖体,决定了它的专性寄生性(指寄生虫一旦离开就不能继续生存的现象宿主生物),必须侵入易感宿主细胞,依靠宿主细胞的酶系统、原料和能量复制病毒的核酸,并利用宿主细胞的核糖体翻译病毒的蛋白质。这种病毒的繁殖方式称为“复制(Replication)”。
病毒的复制过程分为吸附、穿透、脱壳、生物合成、组装和释放五个步骤,又称复制周期。
特别是在病毒吸附过程中,病毒附着在敏感细胞表面,是感染的初期阶段。细胞-病毒相互作用最初是偶然碰撞和静电相互作用的可逆联系。随后的特异性吸附非常重要,据此可以确定许多病毒的宿主范围,没有它就无法引起感染。这是导致高病毒特异性的最关键步骤。
蝙蝠是病毒的天然宿主。当它们传播给人类时,病毒颗粒对敏感细胞的吸附已经引起了相互变化。
以脊髓灰质炎病毒为例,它的细胞表面受体属于免疫球蛋白超家族,非灵长类细胞上没有这种受体,而猴肾细胞、Hela细胞和人二倍体纤维母细胞都有它的受体,所以脊髓炎病毒可感染人的鼻、咽、肠和脊髓前角细胞,引起脊髓灰质炎(poliomyelitis)。
脊髓灰质炎病毒
这次之所以能感染人类,是因为它的刺突蛋白之一——S蛋白可以与人体呼吸道上皮细胞和肺组织中的血管紧张素转换酶2(ACE2)结合,病毒进入细胞并在细胞内复制增殖感染人。
最重要的一点是,很多病毒都会发生变异,而RNA病毒是非常容易变异的。RNA病毒有两种复制方式:自我复制和逆转录(以RNA为模板合成DNA的过程)。RNA病毒主要在细胞质中复制核酸和合成蛋白质。感染后6小时,一个细胞可产生多达10,000个病毒颗粒。病毒RNA在复制过程中,其错误修复机制的酶活性很低,几乎没有,因此其变异速度非常快。
而且,感染人后,人体的免疫力对它有选择性的压力,所以它也可能发生变异。变异后,如果病毒的毒力增加,致病性也会增加。如果病毒的毒力减弱,致病性也会减弱。疫苗是根据病毒的固定基因或蛋白质研制的,因此针对RNA病毒的疫苗研制难度较大。
这就是为什么RNA病毒更容易致病,对宿主的杀伤力更大,更容易发生变异,所以种类更多,研发有效疫苗和预防难度更大。但RNA病毒的抵抗力普遍弱于DNA病毒,更容易治愈。但也有例外。比如双链RNA病毒的抵抗力很强,逆转录病毒的治愈难度极大。
逆转录病毒
人类从蝙蝠身上提取病毒基因组做疫苗是无效的,它们的细胞表面受体不同。
病毒附着在蝙蝠身上,一般情况下很难传染给人类。中间一定有中间宿主。由于许多生物的栖息地与蝙蝠重叠,因此该地区的生物在接触到蝙蝠和蝙蝠粪便时很可能被感染。这就是我们所说的中间宿主。它们代替蝙蝠将病毒传染给人类,而人类对野生动物的滥杀滥食,为病毒提供了生长和传播的环境。比如2003年SARS的中间宿主就是果子狸。
丁中立院士的话在这里仍然有效:......生态的快速恶化破坏的只是物种,是人类。这不是人类拯救地球的问题,而是人类拯救自己的问题。没关系,地球不需要你来拯救。
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