人畜共患病:病毒如何从野生动物跨越到人类

埃博拉、艾滋病病毒、SARS、禽流感、新冠肺炎——引发人类重大疫情的疾病中,惊人数量根本不是始于人类的。它们始于野生动物,并在某个时刻,在合适的条件下,跳到了我们身上。生物学家把这种跳跃称为“人畜共患病溢出”,而理解它真正发生所需的条件,对于理解新疫情为何不断出现至关重要。

GCSE核心

为什么病毒不能随意改变物种

病毒通过与其表面上一种特定的受体蛋白结合来感染细胞,就像一把钥匙适配一个特定的锁。一种很好地适应感染蝙蝠细胞的病毒,往往与人类细胞中相应的受体不太匹配——因此大多数溢出尝试根本会失败,或者只感染一个运气不好的人而不再进一步传播。一次成功的跨越通常需要病毒已经通过普通的复制错误,恰好获得了一个能提高它对人类(或中间宿主)受体适配度的突变。

为什么中间宿主会让这次跨越更有可能发生

蝙蝠是这些病毒中很大一部分的原始宿主库,但很少有疫情能直接追溯到从蝙蝠到人类的传播。更常见的是,病毒先传播到第二个物种——猪、麝香猫,或养殖水貂——这些动物与蝙蝠和人类的接触都更密切、更频繁。这个中间宿主让病毒有机会逐步积累有用的突变,用两个较小、更可行的步骤来弥合一个大的遗传差距,而不是一次长跳跃。这正是为什么活体动物市场——多种野生和养殖物种被密切关养在一起——被反复指出是高风险的溢出环境。

真正决定溢出是否会变成大流行的因素

从动物到人类的成功跨越只是第一道障碍——只有当病毒也能在人与人之间有效传播时,这次疫情才会成为严重的公共卫生问题,而这是一个独立的进化步骤,并不能仅凭第一次跨越就得到保证。一些人畜共患病毒,比如狂犬病,会感染人类,但几乎不在人与人之间传播;而另一些,比如新冠病毒,则跨过了这两道障碍。这种两步要求——先感染一个人,再在人与人之间传播——正是为什么大多数溢出事件都会在局部平息,以及为什么那些没有平息的罕见事件会被流行病学家如此严肃地对待。如果传染病的生物学是您或您的孩子需要用真实机制来解释、而不仅仅是死记硬背术语的内容,这正是我们GCSE生物学个别指导所做的事情——请在这里查看完整的学习路径。