人們剛發(fā)現(xiàn)冠狀病毒時(shí),并不是很在意。冠狀病毒只是眾多病毒中的一種,在大多數(shù)情況下只在動(dòng)物之間傳播,對(duì)人類也只是引發(fā)輕微癥狀,不過它的危害越來越令人擔(dān)心。它在電子顯微鏡下呈球形,包膜表面布滿刺突,看上去像歐洲國王們頭頂上象征著權(quán)勢的王冠,因此科學(xué)家給它取了一個(gè)如今已響徹全世界的名字——冠狀病毒。為什么冠狀病毒會(huì)變得如此具有傳染性?它們還會(huì)卷土重來嗎?
一個(gè)大家族
1966年,英國醫(yī)生從一些普通感冒患者呼吸道中分離出一種新的病毒,還讓一些志愿者在鼻腔內(nèi)接種了這些病毒,結(jié)果大多數(shù)受試者都得了感冒,這個(gè)試驗(yàn)證明了這種新病毒是感冒的致病原因之一。在同一年,美國芝加哥大學(xué)醫(yī)學(xué)系的研究人員也從感冒患者樣品中分離出一種新病毒,發(fā)現(xiàn)這種新病毒與引發(fā)呼吸道疾病的其他已知病毒都不同,他們給這種新病毒命名為229E。
隨后,研究人員用電子顯微鏡對(duì)他們分離的樣品進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)這些病毒為中等大小,約80-150納米,只有動(dòng)物細(xì)胞核的1/10,具有包膜,包膜上面布滿棍狀突起。從結(jié)構(gòu)來看,英國和美國醫(yī)生發(fā)現(xiàn)的這些新病毒,與之前發(fā)現(xiàn)的引起雞傳染性支氣管炎、小鼠肝炎和豬傳染性胃腸炎的病毒類似,因此科學(xué)家們將這些病毒歸于一個(gè)新的病毒屬——冠狀病毒屬。
隨后30多年里,科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)很多種冠狀病毒,其中包括人冠狀病毒OC43,不過這種病毒與229E一樣,都只是引起人類輕微的呼吸道疾病,癥狀以發(fā)熱、咳嗽、流涕為主,一般不會(huì)致死。這兩種病毒引起的感冒疫情在美國每隔2~3年就會(huì)爆發(fā)一次,其中229E容易引起美國全國性流行感染,OC43只是局部爆發(fā)。SARS疫情爆發(fā)以后,科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了另外兩種只會(huì)引起輕微呼吸道癥狀的人類冠狀病毒NL63和HKU1。數(shù)據(jù)顯示,冬春季節(jié)比夏秋季節(jié)更容易發(fā)生呼吸道冠狀病毒感染,流行期間冠狀病毒感染占總呼吸道病毒感染的35%,引起成人感冒的比例約為15%。由于癥狀比較輕微,而且當(dāng)時(shí)科學(xué)家并沒有弄清楚這些冠狀病毒是否是由動(dòng)物傳染給人類的,因此這些病毒只有少數(shù)醫(yī)生或研究人員知曉,并沒有引起公眾的關(guān)注。
但是科學(xué)家在很多牲畜、家禽和伴侶動(dòng)物身上也發(fā)現(xiàn)了冠狀病毒,而且這些冠狀病毒往往會(huì)在動(dòng)物身上引起嚴(yán)重甚至是致命的疾病,其中包括呼吸道、腸道、心血管和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等,因此在動(dòng)物疫病防控方面,冠狀病毒是一種值得關(guān)注的病毒。
隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)冠狀病毒屬于單股正鏈RNA病毒,基因組長約2.7萬~3.3萬堿基對(duì),是已知病毒中最大的RNA病毒。由于冠狀病毒致病機(jī)制多樣且復(fù)雜,科學(xué)家根據(jù)其抗原和遺傳組成,將已知的冠狀病毒分為4屬:一為阿爾法冠狀病毒,包括可感染人類的229E、NL63和其他哺乳動(dòng)物源病毒;二為貝塔冠狀病毒,包括OC43病毒以及后面發(fā)現(xiàn)的可感染人類的三種致命冠狀病毒;三為伽馬冠狀病毒,主要感染禽類,如禽類傳染性支氣管炎病毒等,少數(shù)可感染哺乳動(dòng)物;四為德爾塔冠狀病毒,同樣以感染禽類冠狀病毒為主,不過在海獅中也發(fā)現(xiàn)了這種冠狀病毒。目前被國際病毒分類委員會(huì)列入病毒目錄的冠狀病毒約有40種,而阿爾法冠狀病毒和貝塔冠狀病毒目前已發(fā)現(xiàn)了近30種,并且只感染哺乳動(dòng)物和人類。而尚未列入目錄的還有200多種,由此可見冠狀病毒的確是個(gè)龐大的病毒家族。
三次冠狀病毒疫情
21世紀(jì)以來共出現(xiàn)了三次由人類冠狀病毒引起的重大全球性疫情。
第一次是2002-2003年的SARS疫情,廣東等地相繼出現(xiàn)不明原因的肺炎死亡病例,之后這種疫情在中國大多數(shù)省份和30多個(gè)國家爆發(fā),共感染8000多人,死亡774人。這是新世紀(jì)以來第一次全球性傳染病大流行,也是冠狀病毒首次引起全世界的關(guān)注。由于之前從沒有發(fā)生過冠狀病毒引發(fā)的流行病疫情,所以科學(xué)家查明病原體用了近3個(gè)月的時(shí)間。剛開始科學(xué)家以為是細(xì)菌或衣原體感染,直到香港大學(xué)的科學(xué)家從肺炎患者體內(nèi)分離出冠狀病毒,才證明了這次疫情是由冠狀病毒引發(fā)的。不久,科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)SARS冠狀病毒屬于貝塔冠狀病毒屬,它通過結(jié)合細(xì)胞表面的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(ACE2)受體而入侵人類細(xì)胞,進(jìn)而引發(fā)感染。那么,SARS冠狀病毒到底是從哪里來的?這個(gè)問題也引起了科學(xué)家的興趣。2003年,中國科學(xué)家在中國南方廣泛食用的果子貍身上發(fā)現(xiàn)了與SARS冠狀病毒同源性高達(dá)99%的冠狀病毒。兩年后,武漢病毒研究所和中國香港大學(xué)兩組研究團(tuán)隊(duì)分別獨(dú)立發(fā)現(xiàn)SARS病毒的自然宿主為中華菊頭蝠,因此最終確定蝙蝠是SARS冠狀病毒的自然宿主,而果子貍則屬于中間宿主。科學(xué)家推測,SARS冠狀病毒可能是從蝙蝠傳給果子貍等動(dòng)物,然后通過果子貍感染人類。
第二次為中東呼吸綜合征(MERS)疫情,于2012年6月在沙特阿拉伯爆發(fā)。2015年5月它又在韓國爆發(fā),最終波及了全球20多個(gè)國家和地區(qū),共感染2496人,死亡858人,死亡率高達(dá)34%。中東呼吸綜合征也是由冠狀病毒引發(fā)的,這種病毒剛開始被誤以為是SARS,因?yàn)镸ERS冠狀病毒與SARS冠狀病毒同屬貝塔冠狀病毒屬。后來發(fā)現(xiàn),兩者在遺傳上相差較遠(yuǎn),基因存在較大差別,而且最重要的是,MERS病毒與人類細(xì)胞結(jié)合的受體為一個(gè)叫做二肽基肽酶((DPP4,也稱為CD26))的受體蛋白。有意思的是,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),MERS冠狀病毒的自然宿主也來自蝙蝠,不過其中間宿主為駱駝,病毒的傳播路徑則是由蝙蝠到駱駝,再傳給人類。
第三次就是這次新型冠狀病毒肺炎疫情。2019年12月初,湖北省武漢市開始出現(xiàn)病毒性肺炎病例,1月初中國科學(xué)家從患者體內(nèi)分離出病毒,發(fā)現(xiàn)此次肺炎病原體與2003年爆發(fā)的重癥急性呼吸綜合征(SARS)和2012年爆發(fā)的中東呼吸綜合征(MARS)一樣,均屬于冠狀病毒,因此該病原體被命名為新型冠狀病毒。新型冠狀病毒肺炎癥狀與SARS非常相似,所以容易讓人誤認(rèn)為SARS,不過經(jīng)過病毒基因組比對(duì)發(fā)現(xiàn),兩者的基因組相似性只有約80%,而且關(guān)鍵的受體結(jié)合蛋白的基因組和氨基酸序列相似性更低,只有70%左右,相對(duì)而言,人類與黑猩猩的基因組相似性高達(dá)99%以上,這表明兩個(gè)病毒屬于不同進(jìn)化支的冠狀病毒。與SARS病毒一樣,新型冠狀病毒也是通過結(jié)合人類細(xì)胞表面的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(ACE2)而入侵的,其自然宿主也是蝙蝠,不過其中間宿主還存在爭議,穿山甲是主要候選之一。
下一個(gè)可能的新疫情
除了新冠病毒、SARS冠狀病毒和MERS冠狀病毒之外,人類還可從蝙蝠等野生動(dòng)物身上感染到數(shù)百種甚至數(shù)千種冠狀病毒。這些病毒隨時(shí)可能發(fā)生突變和重組,極有可能演化出新的致命冠狀病毒,所以人類要警惕可能發(fā)生的新的病毒疫情。
美國哥倫比亞大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校研究人員在全球20個(gè)國家(地區(qū))開展了動(dòng)物源病毒流行病學(xué)調(diào)查,他們在動(dòng)物疾病傳播人類風(fēng)險(xiǎn)最大的地區(qū)(包括森林砍伐,生態(tài)旅游和動(dòng)物保護(hù)區(qū))對(duì)近2萬只蝙蝠、嚙齒動(dòng)物、非人類靈長類動(dòng)物和人類進(jìn)行了采樣和測試。研究人員在確定的100種不同的冠狀病毒中,發(fā)現(xiàn)蝙蝠含有其中98%以上的病毒,這些蝙蝠來自12個(gè)科,共282種。根據(jù)所有1200種蝙蝠來推斷,他們估計(jì)全世界蝙蝠共攜帶3204種冠狀病毒,其中大多數(shù)尚未被發(fā)現(xiàn)和描述。除了蝙蝠,未知的冠狀病毒也可能潛伏在嚙齒類動(dòng)物等野生動(dòng)物體內(nèi),比如感染人的冠狀病毒OC43和HKU1的自然宿主就是鼠類。
云南省昆明市4個(gè)彝族鄉(xiāng)村莊附近有2個(gè)蝙蝠洞,距離村莊在1.1-6.0公里之間。2015年10月,長期從事冠狀病毒溯源研究的武漢病毒研究所石正麗團(tuán)隊(duì)在收集了這4個(gè)彝族鄉(xiāng)村莊218個(gè)居民的血清樣本經(jīng)過檢測,研究人員發(fā)現(xiàn)其中6人在SARS相關(guān)冠狀病毒的檢測中呈陽性,說明SARS相關(guān)冠狀病毒具有較高直接感染人的能力,且無需中間宿主。石正麗等人指出,蝙蝠體內(nèi)的SARS相關(guān)冠狀病毒“溢出”到人類體內(nèi)后,可能會(huì)引起類似SARS的疾病,建議對(duì)與蝙蝠接觸的相關(guān)地區(qū)加強(qiáng)監(jiān)測。
可見,下一輪冠狀病毒引發(fā)的傳染病隨時(shí)都可能到來。當(dāng)然人類并不能因此對(duì)蝙蝠、嚙齒動(dòng)物或其他野生動(dòng)物趕盡殺絕,因?yàn)椴煌吧鷦?dòng)物在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中都有它們的特殊功能。比如蝙蝠在自然界肩負(fù)著維持昆蟲生態(tài)平衡、抑制蚊蟲過度繁殖、幫助熱帶植物傳花授粉等重要使命。我們能做的,就是不要去打擾蝙蝠和其他野生動(dòng)物,更不要把這些野生動(dòng)物當(dāng)成盤中餐,同時(shí)加強(qiáng)野生動(dòng)物和家養(yǎng)動(dòng)物的病毒演化和疫情監(jiān)測,這或許是未來防止新疫情發(fā)生的最為有效的辦法。