自然界至少有32萬(wàn)種能夠感染哺乳動(dòng)物的病毒。這些病毒形態(tài)各異，在電子顯微鏡下它們有的看起來(lái)像薯?xiàng)l，有的像奧利奧，有的像巧克力豆。所有病毒的遺傳物質(zhì)（DNA或者RNA）都被包圍在蛋白質(zhì)衣核（capsid protein）內(nèi)，確保遺傳物質(zhì)受到保護(hù)。有的病毒只有一層衣核，而有的病毒在衣核之外還有一層額外的包膜。

而造成本次肺炎疫情的新型冠狀病毒就是一類包膜病毒，包膜上的棘突蛋白（spike protein，圖片里長(zhǎng)得像雞腿的那個(gè)）結(jié)構(gòu)，使它們?cè)陔婄R下看起來(lái)像一個(gè)皇冠。冠狀病毒的遺傳物質(zhì)由單鏈RNA 構(gòu)成，當(dāng)病毒在宿主內(nèi)增殖時(shí)，病毒RNA會(huì)被“包裝”到衣核里，最后“裹上”包膜。

冠狀病毒電鏡照片。圖片：Dr. Fred Murphy / CDC

冠狀病毒結(jié)構(gòu)示意圖。黃色的部分為棘突蛋白。圖片：https://www.scientificanimations.com

人類從發(fā)現(xiàn)冠狀病毒至今已經(jīng)有60多年，其宿主大多為哺乳類和鳥類。冠狀病毒在哺乳類和鳥類中主要引起上呼吸道和腸道疾病，比如引起家貓傳染性腹膜炎（簡(jiǎn)稱傳腹）的貓冠狀病毒（FCoV），以及引起禽類傳染性支氣管炎的傳染性支氣管炎病毒 （IBV）。

冠狀病毒感染人類會(huì)引起呼吸道疾病，據(jù)統(tǒng)計(jì)，15%~30% 的普通流感都是由冠狀病毒引起。在2003年之前，大部分冠狀病毒感染都只會(huì)引起普通感冒癥狀，在人類中并沒有造成過(guò)大規(guī)模的死傷。直到2003年春天非典型肺炎（SARS）卷席全球，冠狀病毒才開始進(jìn)入普通人的視野。

01

病毒如何感染宿主

和所有病毒一樣，冠狀病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的第一步，是病毒表面的蛋白（抗原）和宿主細(xì)胞表面的蛋白（受體）契合，就像鑰匙插入鑰匙孔一樣。病毒和細(xì)胞第一次“親密接觸”后，細(xì)胞結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生變化，讓病毒進(jìn)來(lái)。所以病毒表面蛋白就是“騙”宿主細(xì)胞放它們進(jìn)去的關(guān)鍵。而幫助冠狀病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的表面蛋白就是那些皇冠狀的棘突蛋白。

SARS病毒（橙色）在被感染細(xì)胞（綠色）表面的電鏡照片，顏色為后期上色。圖片：NIH Image Gallery / flickr

那么棘突蛋白是怎么讓冠狀病毒從其他動(dòng)物傳播到人的呢？

這就要從組成棘突蛋白的氨基酸序列說(shuō)起。不同的冠狀病毒毒株可以感染不同的宿主——有的毒株感染蝙蝠，有的感染狗，有的感染人類，這是因?yàn)椴煌局甑募坏鞍装被嵝蛄杏形⑿〉P(guān)鍵的差異，這些差異決定它們能辨別哪些物種細(xì)胞表面的受體。

假設(shè)毒株1的氨基酸序列是ABC，識(shí)別蝙蝠受體；毒株2是ADE，識(shí)別豬受體。毒株1和2雖然各保留了A，但還是有兩個(gè)氨基酸是不一樣的。而比起毒株2，識(shí)別人類受體的毒株3的氨基酸序列是FDE，有一個(gè)氨基酸是不一樣的。

雖然每個(gè)毒株都屬于冠狀病毒，大體結(jié)構(gòu)相差不大，但是病毒表面蛋白氨基酸序列的微小差異，通常對(duì)其感染哪一種生物有著決定性的作用。

棘突蛋白和細(xì)胞表面蛋白結(jié)合示意圖。圖片：Rebecca

如果感染蝙蝠的毒株1想要感染豬，毒株1的棘突蛋白必須要變成ADE，才能識(shí)別豬的蛋白——對(duì)病毒來(lái)說(shuō)這可以通過(guò)基因變異實(shí)現(xiàn)。

02

突變+重組=跨物種傳播

之前說(shuō)過(guò)有的病毒遺傳物質(zhì)是DNA，有的是RNA 。DNA病毒用來(lái)生產(chǎn)DNA的工具自帶修正功能，也就是說(shuō)當(dāng)這個(gè)工具不小心出錯(cuò)時(shí)它會(huì)自行檢查，并修正弄錯(cuò)的DNA，所以DNA病毒的變異率較低；但是RNA病毒用來(lái)生產(chǎn)RNA的工具沒有修正功能，所以工作時(shí)錯(cuò)誤百出，變異率非常高。

冠狀病毒就是RNA病毒。這些病毒感染其原本的宿主以后開始增殖，增殖的代數(shù)越多，累計(jì)的變異就越多，由ABC變成ADE的幾率也就越高。這些進(jìn)化到有感染其他物種潛能的病毒一旦接觸到這些物種，就可以迅速適應(yīng)新的宿主并開始傳播。

除了基因變異，冠狀病毒還可以通過(guò)不同毒株之間的基因重組，獲得感染新物種的能力。這點(diǎn)非?？膳拢寒?dāng)兩種或多種毒株感染同一宿主時(shí)，這些毒株之間可以進(jìn)行基因交換，產(chǎn)生出一個(gè)全新的毒株。

冠狀病毒跨物種傳播的三種方式

三種跨物種傳播的示意圖，點(diǎn)擊可查看大圖。圖片：Stanley Perlman & Jason Netland / Nature Reviews Microbiology (2009)

1. 類似SARS病毒的蝙蝠冠狀病毒（BtCoV）變異后適應(yīng)了果子貍作為新宿主，并開始在果子貍之間傳播。之后這種新病毒又傳給了養(yǎng)殖和宰殺處理果子貍的人，但一開始病毒只會(huì)對(duì)人造成輕微的影響或者完全無(wú)影響。然而接下來(lái)，病毒在人體內(nèi)發(fā)生變異，開始快速增殖并可以人傳人，造成非典疫情。

2. 人冠狀病毒OC43（HCov-OC43）和牛冠狀病毒（BCov）親緣關(guān)系很近，OC43有可能是1890年左右才從牛冠狀病毒中分離出來(lái)的。牛冠狀病毒也可以感染羊駝和鹿。

3. 貓冠狀病毒I型（FCoV-I）和犬冠狀病毒I型（CCov-I）具有共同祖先。犬冠狀病毒I型在未知宿主體內(nèi)和某種未知冠狀病毒重組后，產(chǎn)生犬冠狀病毒II型（CCov-II），犬冠狀病毒II型又與貓冠狀病毒I型重組產(chǎn)生了貓冠狀病毒II型（FCoV-II）。犬冠狀病毒II型很可能傳給了豬，并在豬體內(nèi)產(chǎn)生了豬傳染性胃腸炎病毒（TGEV）。

在宏觀世界中，冠狀病毒從動(dòng)物到人的感染途徑大致就是這樣：

冠狀病毒以其他動(dòng)物為宿主，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的增殖，部分病毒發(fā)生基因變異或基因重組，獲得了能夠識(shí)別人類細(xì)胞表面蛋白受體的能力。這些強(qiáng)化版的病毒通過(guò)人類與動(dòng)物的接觸進(jìn)入人體。它們?cè)谧畛踹M(jìn)入新宿主的階段感染能力較低，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的增殖和適應(yīng)，病毒再次產(chǎn)生變異和“優(yōu)化”，開始強(qiáng)力而有效地人傳人，最終導(dǎo)致大規(guī)模疫情爆發(fā)。

03

什么動(dòng)物更容易傳播病毒給人

雖然冠狀病毒的跨物種傳播性很強(qiáng)，但也不是所有的動(dòng)物都能直接傳給人類。和人類基因相似度越高的動(dòng)物，傳給人類的可能性越高，尤其是和人類細(xì)胞受體結(jié)構(gòu)比較接近的動(dòng)物——比如前文提到的哺乳類和鳥類。之前流行的SARS和MERS，中間宿主均為哺乳動(dòng)物。

因此這里提醒大家，不要接觸，更不要食用野生動(dòng)物，除了可能傳染給人類的病毒，野生動(dòng)物體內(nèi)還攜帶有大量病菌和寄生蟲。盡管徹底熟食可以殺死絕大多數(shù)致病微生物，但處理野生動(dòng)物活體的捕獵、售賣、烹飪?nèi)藛T仍有感染風(fēng)險(xiǎn)。另外喂食野鳥、和旱獺合影等親密接觸野生動(dòng)物的行為也應(yīng)該避免。

另外，對(duì)于依據(jù)林業(yè)局2003年頒布的《商業(yè)性經(jīng)營(yíng)利用馴養(yǎng)繁殖技術(shù)成熟的陸生野生動(dòng)物名單》進(jìn)行人工飼養(yǎng)的野生動(dòng)物，由于目前尚無(wú)配套的檢疫標(biāo)準(zhǔn)，因此市面上售賣的這類產(chǎn)品

均無(wú)檢疫合格證明。

本文是物種日歷特約稿件，來(lái)自物種日歷作者@Rebecca。


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