卡爾·齊默

肆虐全球的甲型H1N1病毒,讓許多國家如臨大敵。嚴重影響人類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)雜而神秘的進化方式。它通過宿主在物種間傳播,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含有10種基因(人類約有兩萬種基因)的蛋白殼體,直徑約為百萬分之五英寸(1英寸約合2.5厘米)。有的病毒和人類一樣,利用DNA對基因進行編碼。還有的病毒利用單鏈RNA(核糖核酸)進行編碼,例如上面那種人流感病毒。所有病毒都有一個共同點:通過分解和重組來進行繁殖。

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

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

鳥類是流感病毒的主要宿主

鳥類是流感病毒的主要宿主,但許多染上流感病毒的鳥不會因此生病。病毒在鳥類消化道內(nèi)復(fù)制,然后隨糞便排

出體外。1/4的鳥類一般同時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。

流感病毒已從鳥類傳染到哺乳動物,包括豬、馬和人類。其他病毒,如HIV(艾滋病)和SARS(非典)等,也設(shè)法進入了我們所屬的物種,但還有很多病毒被拒之門外。美國康奈爾大學(xué)的科林·帕里什說:“寄生在一個物種里的病毒,引發(fā)其他物種的新型流行病,是很罕見的事情。”例如,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。

在過去一個世紀里,只有少數(shù)幾種流感病毒變成了真正的人類病毒。要完成這種轉(zhuǎn)變,病毒必須適應(yīng)新的宿主。例如,人類的體溫比鳥類的體溫低幾度,但經(jīng)過進化,禽流感病毒的基因酶在人類體溫條件下能達到最高的活性。

反復(fù)重組產(chǎn)生新病毒

美國西奈山醫(yī)療中心微生物學(xué)研究負責(zé)人彼得·帕萊塞說:“如果病毒落在地板上,它就完蛋了?！倍熘允敲绹牧鞲屑竟?jié),很可能是因為干燥的空氣延長了帶有病毒的飛沫在空中漂浮的時間。每年的流感季節(jié)都有多達1/5的美國人被感染,3.6萬人因此死亡。與此同時,流感病毒仍在繼續(xù)進化。病毒的表面蛋白會改變形狀,以便攻破人體免疫系統(tǒng)和抵抗抗流感藥物。

有時,一種新流感帶來的災(zāi)難要比普通季節(jié)性流感嚴重得多。例如,1918年的“西班牙大流感”導(dǎo)致全球數(shù)千萬人死亡,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,病毒“重組”會導(dǎo)致新的流行病,因為“重組”可能使流感病毒得以順利躲過免疫系統(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流感病毒形成的過程中,“重組”同樣起了重要作用,它的基因來自好幾個祖先,而豬是這些祖先感染的主要對象。

豬堪稱“病毒混合器”

1930年,美國科學(xué)家首次將流感病毒從豬體內(nèi)分離出來,其基因排序表明它們源自1918年的西班牙流感。在豬從人類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90年代末,美國科學(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)加快了這一混合過程。禽流感病毒和人流感病毒能利用不同的受體進入豬的細胞。美國堪薩斯州州立大學(xué)的于爾根·里希特教授說:“我們稱豬是混合容器,因為它能同時復(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)混合起來要容易得多?！?/p>

專家們目前正在密切關(guān)注甲型H1N1流感病毒的動態(tài)。他們認為,當(dāng)北半球的流感季節(jié)過后,這種病毒可能在南半球的冬季盛行起來,或是繼續(xù)留在熱帶地區(qū),然后在秋天重返北半球。在這一過程中,由于基因突變,它肯定會發(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))