病毒怎樣擁有“不壞金身”

卡爾·齊默

肆虐全球的甲型H1N1病毒,讓許多國(guó)家如臨大敵。嚴(yán)重影響人類(lèi)健康的病毒究竟是如何演變的呢?

令人奇怪的是,作為最基本的生命形式,病毒卻擁有復(fù)雜而神秘的進(jìn)化方式。它通過(guò)宿主在物種間傳播,擁有難以置信的適應(yīng)能力?；蚍磸?fù)重組使得它具有了不斷變化的能力。甲型H1N1流感病毒便是這幾大特點(diǎn)的最新

例證。

病毒的生存方式很神秘

病毒是一種最基本的生命形式,生存方式很神秘。例如,有一種人流感病毒是一個(gè)含有10種基因(人類(lèi)約有兩萬(wàn)種基因)的蛋白殼體,直徑約為百萬(wàn)分之五英寸(1英寸約合2.5厘米)。有的病毒和人類(lèi)一樣,利用DNA對(duì)基因進(jìn)行編碼。還有的病毒利用單鏈RNA(核糖核酸)進(jìn)行編碼,例如上面那種人流感病毒。所有病毒都有一個(gè)共同點(diǎn):通過(guò)分解和重組來(lái)進(jìn)行繁殖。

例如,某種人流感病毒吸附在鼻腔或咽喉內(nèi)壁的一個(gè)細(xì)胞上,操縱這個(gè)細(xì)胞的某個(gè)受體,使細(xì)胞將病毒吞噬,隨后病毒的基因就會(huì)被釋放出來(lái)。宿主細(xì)胞開(kāi)始制造基因和蛋白質(zhì),而這些基因和蛋白質(zhì)會(huì)自發(fā)地組成新病毒。

很多病毒(如甲型H1N1病毒)都是經(jīng)過(guò)“重組”的混合物。如果兩種不同的流感病毒感染了同一個(gè)細(xì)胞,它們的基因副本就會(huì)混在一起,組成新的病毒。

鳥(niǎo)類(lèi)是流感病毒的主要宿主

鳥(niǎo)類(lèi)是流感病毒的主要宿主,但許多染上流感病毒的鳥(niǎo)不會(huì)因此生病。病毒在鳥(niǎo)類(lèi)消化道內(nèi)復(fù)制,然后隨糞便排

出體外。1/4的鳥(niǎo)類(lèi)一般同時(shí)攜帶兩種或兩種以上的流感病毒,這些病毒得以將它們的基因混為一體。

流感病毒已從鳥(niǎo)類(lèi)傳染到哺乳動(dòng)物,包括豬、馬和人類(lèi)。其他病毒,如HIV(艾滋病)和SARS(非典)等,也設(shè)法進(jìn)入了我們所屬的物種,但還有很多病毒被拒之門(mén)外。美國(guó)康奈爾大學(xué)的科林·帕里什說(shuō):“寄生在一個(gè)物種里的病毒,引發(fā)其他物種的新型流行病,是很罕見(jiàn)的事情?！崩?在東南亞,近幾年有一種禽流感病毒曾導(dǎo)致數(shù)百人死亡,但它似乎很難在人之間傳播。

在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)里,只有少數(shù)幾種流感病毒變成了真正的人類(lèi)病毒。要完成這種轉(zhuǎn)變,病毒必須適應(yīng)新的宿主。例如,人類(lèi)的體溫比鳥(niǎo)類(lèi)的體溫低幾度,但經(jīng)過(guò)進(jìn)化,禽流感病毒的基因酶在人類(lèi)體溫條件下能達(dá)到最高的活性。

反復(fù)重組產(chǎn)生新病毒

美國(guó)西奈山醫(yī)療中心微生物學(xué)研究負(fù)責(zé)人彼得·帕萊塞說(shuō):“如果病毒落在地板上,它就完蛋了?！倍熘允敲绹?guó)的流感季節(jié),很可能是因?yàn)楦稍锏目諝庋娱L(zhǎng)了帶有病毒的飛沫在空中漂浮的時(shí)間。每年的流感季節(jié)都有多達(dá)1/5的美國(guó)人被感染,3.6萬(wàn)人因此死亡。與此同時(shí),流感病毒仍在繼續(xù)進(jìn)化。病毒的表面蛋白會(huì)改變形狀,以便攻破人體免疫系統(tǒng)和抵抗抗流感藥物。

有時(shí),一種新流感帶來(lái)的災(zāi)難要比普通季節(jié)性流感嚴(yán)重得多。例如,1918年的“西班牙大流感”導(dǎo)致全球數(shù)千萬(wàn)人死亡,在隨后數(shù)年內(nèi),那種病毒的后代又獲取了禽流感病毒的基因。

有時(shí),病毒“重組”會(huì)導(dǎo)致新的流行病,因?yàn)椤爸亟M”可能使流感病毒得以順利躲過(guò)免疫系統(tǒng),加重患者的病情,并以更快的速度傳播給新的宿主。在甲型H1N1流感病毒形成的過(guò)程中,“重組”同樣起了重要作用,它的基因來(lái)自好幾個(gè)祖先,而豬是這些祖先感染的主要對(duì)象。

豬堪稱(chēng)“病毒混合器”

1930年,美國(guó)科學(xué)家首次將流感病毒從豬體內(nèi)分離出來(lái),其基因排序表明它們?cè)醋?918年的西班牙流感。在豬從人類(lèi)那里感染這種流感后的數(shù)十年里,原始病毒株一直是在豬體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的唯一病毒株。但到了20世紀(jì)70年代,歐洲出現(xiàn)了一種含有禽流感病毒基因的豬流感病毒。

上世紀(jì)90年代末,美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種三重重組病毒,它混合了原始豬流感病毒、禽流感病毒和人流感病毒的基因。三重重組病毒與美國(guó)和歐洲的豬-禽流感混合病毒,都為最新一代甲型H1N1流感病毒株提供了基因。

豬的特殊生理結(jié)構(gòu)加快了這一混合過(guò)程。禽流感病毒和人流感病毒能利用不同的受體進(jìn)入豬的細(xì)胞。美國(guó)堪薩斯州州立大學(xué)的于爾根·里希特教授說(shuō):“我們稱(chēng)豬是混合容器,因?yàn)樗芡瑫r(shí)復(fù)制禽流感病毒和人流感病毒。與其他所有物種相比,這些病毒在豬體內(nèi)混合起來(lái)要容易得多?！?/p>

專(zhuān)家們目前正在密切關(guān)注甲型H1N1流感病毒的動(dòng)態(tài)。他們認(rèn)為,當(dāng)北半球的流感季節(jié)過(guò)后,這種病毒可能在南半球的冬季盛行起來(lái),或是繼續(xù)留在熱帶地區(qū),然后在秋天重返北半球。在這一過(guò)程中,由于基因突變,它肯定會(huì)發(fā)生變化,獲得新的基因。

(楊曉威薦自2009年5月19日《青年參考》 本刊有刪節(jié))