为什么病毒会发生变异从在动物间传播发展成人传人?


为什么病毒会从动物传播发展成人传人?

能够从动物传播给人的感染性疾病被称为人畜共患疾病(Zoonotic diseases)。引起人畜共患疾病的病原体可以是病毒,细菌,寄生虫和真菌等。人畜共患病非常常见。据科学家估计,人类每10种已知的传染病中就有6种以上是由动物传播来的,人类每4种新出现的传染病中有3种是由动物传播的。其中,由病毒引起的人畜共患疾病最为常见。

比如,像流感,艾滋病,寨卡,埃博拉,SARS和MERS,以及这一次的COVID-19等“如雷贯耳”的传染病都是病毒性人畜共患疾病。这些病毒为什么不老实待在动物圈,而会跨界传播给人类,并在人际间传播的呢?主要原因包括两个方面:病毒的变异和适应;人与动物的接触给了病毒从动物传播给人的机会。

病毒从动物向人类的“溢出”


病毒是一种很奇怪的存在,无论科学家如何来定义它,总有另外的科学家能找出不相符合之处。但是,所有病毒都有一个显著特征,就是它本身没有细胞结构不能单独进行复制繁殖,而必须寄生在动物(称为宿主)体内,进入并借助宿主细胞的细胞器进行遗传物质(DNA或RNA)复制才能存活和繁殖。

几乎所有的动物体内都有病毒寄生,这些动物可以与病毒“和平相处”而不会发生疾病,这些动物被称为相应病毒的自然宿主(在有中间宿主的人畜共患病也称原始宿主),就是上图“内圈”中的动物。

而病毒之所以能进入某些动物某些组织细胞而不是其他的细胞,是因为病毒表面的特征性蛋白质可以与相应细胞细胞膜的蛋白质恰好“对上密码”,就像钥匙和锁一样。当病毒的遗传物质发生变异,所编码的特征性蛋白结构改变而可以与其他动物细胞膜的受体蛋白结合,那么它就具备了感染其他动物的能力,包括可以感染人。

病毒很少从自然宿主直接感染人,而通常是先感染其他动物,在这个过程中发生可以感染人的变异。处在自然宿主与人之间的动物被称为中间宿主,就是上图“中间圈”的动物。像同为新冠病毒的SARS病毒,其自然宿主被认为是蝙蝠,中间宿主是果子狸。

引发COVID-19疫情的自然宿主也被认为是蝙蝠,而中间宿主尚未确定,一些证据显示很可能是穿山甲。

病毒变异但是,病毒可以发生跨物种传播终极的原因还是发生了变异。因此,越是容易发生遗传物质变异的病毒,越容易引发人畜共患病。而所有病毒中,正链RNA病毒由于遗传物质是单链RNA,而且不需要任何其他条件就可以直接利用宿主细胞器进行复制,而复制过程中有极其容易出现错误,因而最容易发生变异。

比如,流感病毒之所以变异快,就是因为它是正链RNA病毒。其中,一种变异形式是,当两种这类病毒同时感染同一动物时,两种病毒的RNA可以直接整合而生成一种新病毒。而冠状病毒也是一种正链RNA病毒,因此是动物圈内非常活跃的病毒之一,也是极其容易引发人畜共患病的病毒之一。

目前来说,加上COVID-19病毒,已知有7种冠状病毒可以感染人类,而且都是从动物“溢出”到人类的。其中,SARS、MERS和这次的COVID-19都给人类带来了大麻烦,其他4种主要是可以引发普通感冒(但,似乎也是从引发大麻烦后才过于平淡的)。

人与动物的接触病毒即使在动物身上发生了可以感染人类的变异,如果不与人类接触,也不可能发生跨物种感染。比如,艾滋病病毒的前身,原本存在于非洲的灵长类动物,是由于某些非洲人猎食灵长类动物的接触而跨越到人类,并在人体内进化成艾滋病毒,并引发了全球大流行。

目前认为,2002年的SARS和这次的COVID-19都是因为某些人嗜好吃野味中发生的接触给人类带来的灾难。

持续人传人尚需要病毒对人类的适应

即使病毒发生了可以感染人的变异,而且由于某种机缘通过某种接触机会“溢出”到人类引发感染。但是,要发生人传人,还需要人体可以通过某种途径排出病毒,并感染其他易感个体。

这种人传人要持续下去,还需要病毒对人体具有很好的适应性,否则在传播几代后也有可能会退化消失。总体上,人畜共患病毒性疾病可以分为以下五个阶段:

目前来说,COVID-19走到了第三阶段,发生了广泛的人传人。但是,这种人传人是否能够持久尚不可知。