肆虐全球的甲型H1N1病毒,让许多国家如临大敌。严重影响人类健康的病毒究竟是如何演变的呢? 令人奇怪的是,作为最基本的生命形式,病毒却拥有复杂而神秘的进化方式。它通过宿主在物种间传播,拥有难以置信的适应能力。基因反复重组使得它具有了不断变化的能力。甲型H1N1流感病毒便是这几大特点的最新
例证。
病毒的生存方式很神秘
病毒是一种最基本的生命形式,生存方式很神秘。例如,有一种人流感病毒是一个含有10种基因(人类约有两万种基因)的蛋白壳体,直径约为百万分之五英寸(1英寸约合2.5厘米)。有的病毒和人类一样,利用DNA对基因进行编码。还有的病毒利用单链RNA(核糖核酸)进行编码,例如上面那种人流感病毒。所有病毒都有一个共同点:通过分解和重组来进行繁殖。
例如,某种人流感病毒吸附在鼻腔或咽喉内壁的一个细胞上,操纵这个细胞的某个受体,使细胞将病毒吞噬,随后病毒的基因就会被释放出来。宿主细胞开始制造基因和蛋白质,而这些基因和蛋白质会自发地组成新病毒。
很多病毒(如甲型H1N1病毒)都是经过“重组”的混合物。如果两种不同的流感病毒感染了同一个细胞,它们的基因副本就会混在一起,组成新的病毒。
鸟类是流感病毒的主要宿主
鸟类是流感病毒的主要宿主,但许多染上流感病毒的鸟不会因此生病。病毒在鸟类消化道内复制,然后随粪便排
出体外。1/4的鸟类一般同时携带两种或两种以上的流感病毒,这些病毒得以将它们的基因混为一体。
流感病毒已从鸟类传染到哺乳动物,包括猪、马和人类。其他病毒,如HIV(艾滋病)和SARS(非典)等,也设法进入了我们所属的物种,但还有很多病毒被拒之门外。美国康奈尔大学的科林・帕里什说:“寄生在一个物种里的病毒,引发其他物种的新型流行病,是很罕见的事情。”例如,在东南亚,近几年有一种禽流感病毒曾导致数百人死亡,但它似乎很难在人之间传播。
在过去一个世纪里,只有少数几种流感病毒变成了真正的人类病毒。要完成这种转变,病毒必须适应新的宿主。例如,人类的体温比鸟类的体温低几度,但经过进化,禽流感病毒的基因酶在人类体温条件下能达到最高的活性。
反复重组产生新病毒
美国西奈山医疗中心微生物学研究负责人彼得・帕莱塞说:“如果病毒落在地板上,它就完蛋了。”冬天之所以是美国的流感季节,很可能是因为干燥的空气延长了带有病毒的飞沫在空中漂浮的时间。每年的流感季节都有多达1/5的美国人被感染,3.6万人因此死亡。与此同时,流感病毒仍在继续进化。病毒的表面蛋白会改变形状,以便攻破人体免疫系统和抵抗抗流感药物。
有时,一种新流感带来的灾难要比普通季节性流感严重得多。例如,1918年的“西班牙大流感”导致全球数千万人死亡,在随后数年内,那种病毒的后代又获取了禽流感病毒的基因。
有时,病毒“重组”会导致新的流行病,因为“重组”可能使流感病毒得以顺利躲过免疫系统,加重患者的病情,并以更快的速度传播给新的宿主。在甲型H1N1流感病毒形成的过程中,“重组”同样起了重要作用,它的基因来自好几个祖先,而猪是这些祖先感染的主要对象。
猪堪称“病毒混合器”
1930年,美国科学家首次将流感病毒从猪体内分离出来,其基因排序表明它们源自1918年的西班牙流感。在猪从人类那里感染这种流感后的数十年里,原始病毒株一直是在猪体内发现的唯一病毒株。但到了20世纪70年代,欧洲出现了一种含有禽流感病毒基因的猪流感病毒。
上世纪90年代末,美国科学家发现了一种三重重组病毒,它混合了原始猪流感病毒、禽流感病毒和人流感病毒的基因。三重重组病毒与美国和欧洲的猪-禽流感混合病毒,都为最新一代甲型H1N1流感病毒株提供了基因。
猪的特殊生理结构加快了这一混合过程。禽流感病毒和人流感病毒能利用不同的受体进入猪的细胞。美国堪萨斯州州立大学的于尔根・里希特教授说:“我们称猪是混合容器,因为它能同时复制禽流感病毒和人流感病毒。与其他所有物种相比,这些病毒在猪体内混合起来要容易得多。”
专家们目前正在密切关注甲型H1N1流感病毒的动态。他们认为,当北半球的流感季节过后,这种病毒可能在南半球的冬季盛行起来,或是继续留在热带地区,然后在秋天重返北半球。在这一过程中,由于基因突变,它肯定会发生变化,获得新的基因。
(杨晓威荐自2009年5月19日《青年参考》 本刊有删节)
