禽流感的進化

　　柬埔寨鄉(xiāng)下有個10歲大的女孩開始發(fā)燒。過了5天，她被送往醫(yī)院，在重癥監(jiān)護中熬過兩天之后，不治身亡。.
　　這個女孩是死于流感病毒H5N1的最新一起在案病例，這種病毒最早出現(xiàn)在1997年，間隔6年后在2003年重新爆發(fā)，迄今已造成人類感染的病例達606起，并導致357人死亡。
　　H5N1病毒在禽類動物中傳播，世界衛(wèi)生組織懷疑，這個女孩在做飯時因接觸了生雞被感染。盡管人類并非H5N1的理想宿主，但禽流感病毒有時的確能夠設法適應，從而能夠輕易地在人群中傳播，結果會是災難性的。1918年出現(xiàn)的這種變異導致西班牙大流感，它在全球爆發(fā)的結果造成大約5000萬人死亡。
　　為了更好地了解H5N1出現(xiàn)類似變異的可能性，兩個科學家小組最近以雪貂為對象進行了實驗，培養(yǎng)出的病毒具備了通過空氣在雪貂之間傳染的能力。如果一種病毒株可以感染一只雪貂，理論上便有可能會傳染給其它哺乳動物，其中包括人類。
　　去年秋天，科學界爆發(fā)了一場激烈的爭辯，爭論的焦點集中在是否可以公開發(fā)表這項研究的細節(jié)；包括安全專家在內(nèi)的一些人擔心，這些信息可能被用于開發(fā)生物武器。
　　經(jīng)過數(shù)月的爭論，一個聯(lián)邦咨詢機構于3月份建議全文刊登這項研究的內(nèi)容?！蹲匀弧冯s志于5月份刊載了兩個具爭議性的論文之一；如今，《科學》雜志又發(fā)表了另一個小組的實驗結果。
　　這兩項實驗為我們提供了兩種例證，從理論上揭示了H5N1可能進化的路徑，從而變成可以在人際流行的病毒。
　　“這項工作很重要，”哈佛大學流行病學教授馬克?利布希施說?！八淖畲筘暙I就是打破了此前存在的有關H5N1不可能在哺乳動物之間傳播的認識誤區(qū)。現(xiàn)在我們知道了，這不僅可能，而且很嚴重?！?br/>　　但是，這種病毒存在的事實未必一定意味著它將在實驗室外自由變異。流感病毒沖破物種界限的方式仍然是個謎?！拔覀冎腊l(fā)生這種情況，但我們同樣知道這很難做到，”國家衛(wèi)生研究院病毒學家杰弗瑞?陶本伯格（Jeffery K. Taubenberger）博士說，他是研究1918年大流感的專家。
　　陶本伯格博士和其他研究人員警告說，迄今為止我們對這種病毒了解的情況并不足以讓我們確定H5N1在新論文中提及變異的兩種路徑，或者一種不同的方式變異的可能性有多大。他說：“不幸的是，我們對這種情況如何演變?nèi)匀灰粺o所知?！?br/>　　新發(fā)表的論文更直接明了地描述了這兩項實驗的情況。荷蘭伊拉茲馬斯醫(yī)療中心羅恩?傅希耶（Ron Fouchier）及其同事的研究工作是先從一名印尼患者身上分離出H5N1菌株，并改變了該病毒的基因。然后又將病毒變異體注入另一只雪貂體內(nèi)，以積累更多變異體。經(jīng)過5次基因突變后，病毒株開始擁有了通過空氣傳播的方式傳染雪貂個體的能力。
　　導致1918年流感大爆發(fā)的罪魁禍首也很可能是經(jīng)過一系列突變的禽流感。在《科學》雜志上的另一篇論文中，劍橋大學進化生物學家德瑞克?史密斯（Derek Smith）及其同事探討了在自然環(huán)境中，H5N1能否輕易突變產(chǎn)生傅希耶博士發(fā)現(xiàn)的5中變異體。
　　他們發(fā)現(xiàn)在自然狀態(tài)下，其中的兩種變異體多次出現(xiàn)。在其中一組H5N1病毒粒群落中，其基因里呈現(xiàn)出這兩種變異，因此它們只需再發(fā)生3次變異即可在哺乳動物個體之間傳播。
　　為驗證這種可能性的大小，他們依據(jù)流感病毒的已知信息編制了一個數(shù)學模型。
　　一次流感病毒感染在幾天內(nèi)便可產(chǎn)生1000億新的病毒粒。由于這些病毒具有很高的變異率，每種新毒株都與其親代略有不同。史密斯博士和他的同事們發(fā)現(xiàn)在合理的條件下，流感病毒在單人單次感染中難以獲得最終的3次變異。
　　但是準確界定幾率是件非常棘手的事。
　　“如果我們走運的話，發(fā)生幾率是千分之一，”史密斯博士說。“或者是百萬分之一，而且需要很長時間?！?br/>　　美國威斯康辛大學的河岡義裕及其同事在《自然》雜志上發(fā)表的論文則提供了人際傳染的H5N1發(fā)生的另外一個途徑，這種變異方式與一種病毒的性交（或稱“基因重組”）有關。
　　有時兩種病毒會同時侵入同一宿主細胞。兩個病毒基因組均會在這個細胞內(nèi)得到復制，它們在組裝進蛋白衣殼時混雜在一起。
　　這個“重組”過程每年都會在某個患者同時感染不同的人類流感病毒株時發(fā)生。比較鮮見的情況下，通常感染不同物種的病毒也會發(fā)生這種重組。在過去100年里，1918年的病毒株已經(jīng)周期性地多次與禽流感重組，從而導致新的病毒流行。
　　河岡義裕教授及其同事將人類流感病毒基因與一個H5N1基因混合后產(chǎn)生一種蛋白衣殼由此使得病毒粒能夠利用它侵入宿主細胞。他們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過重組后，這個病毒只需4次突變即可在雪貂個體間傳播。
　　沒人知道H5N1與人類流感病毒基因重組的概率會有多大。所有的研究人員只知道到目前為止，沒有，或者還沒有發(fā)現(xiàn)H5N1與人類流感病毒基因混合體的實例。
　　史密斯博士說：“對此我們議論的很少，因為對出現(xiàn)這種情況的可能性一無所知?！?br/>　　人們對流感知之甚少一事并不新鮮。在刊于《科學》雜志上的一篇評論中，利布希施及其同事指出，流感病毒的進化總能出其不意，令我們陷于被動。它對達菲這類抗病毒藥產(chǎn)生抗藥性就是在毫無征兆的情況下出現(xiàn)的。
　　在實驗過程中培養(yǎng)的病毒具有相對溫和的傳染性，但利布希施博士并未因此而感到寬慰?？茖W家們無法解釋為什么他們培養(yǎng)的病毒傳染性較弱，而一旦脫離培養(yǎng)環(huán)境，它們便可能繼續(xù)進化，變得容易傳播和更具殺傷力。
　　科學家們繪制出了H5N1可能成為人流感的兩種可能路徑，但幾乎可以肯定的是，它們并非僅有的兩種。在任何禽流感需要多少次突變就能感染人類方面，目前還沒有一個明確清單。
　　國家過敏和傳染病研究所主任安東尼?弗奇博士希望科學家們能就潛在的突變種類列出盡可能長的清單，并進一步找到使H5N1發(fā)生變異的共性。只有這樣，人們才能夠在監(jiān)控新型毒株時鑒別出即將侵入人類的跡象。
　　“從監(jiān)控的角度說，那才是真正具有突破性的進展，”他說。“我不知道是否能做到，但積累知識并在科學界廣泛分享是我們獲知真相的唯一出路