病毒如何变异和跨越物种?为什么溢出效应变得越来越普遍

2020年4月14日讯 /生物谷BIOON /——病毒不过是寄生的RNA或DNA片段。尽管如此，它们的数量和遗传多样性惊人的丰富。我们不知道有多少种病毒，但可能有数万亿种。
过去的病毒流行影响了所有生命的进化。事实上，大约8%的人类基因组是由逆转录病毒基因片段组成的。这些基因"化石"是病毒流行中幸存下来的祖先的遗留物。
COVID-19提醒我们，病毒不仅对人类，而且对动物和农作物也能产生毁灭性的影响。现在，这种疾病首次在纽约布朗克斯动物园的一只老虎身上得到证实，据信这只老虎是被一名工作人员感染的。另有6只老虎和狮子也被报告有"症状"。
据英国广播公司报道，环保专家认为，COVID-19也可能威胁野生大猩猩、黑猩猩和猩猩等动物。
虽然病毒学家对病毒如何在物种间变异和传播非常感兴趣，并且在一定程度上理解了这一过程，但是在知识上仍然存在许多空白。
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技术高超
大多数病毒都是专家。他们与首选的寄主物种建立了长期的联系。在这些关系中，病毒可能不会引起疾病症状。事实上，病毒和宿主可能在共生中相互受益。
有时，病毒会从原来的宿主"出现"或"溢出"到新的宿主。当这种情况发生时，疾病的风险就会增加。大多数影响人类和食物供应的传染病都是由野生生物造成的。
去年11月起出现的新型冠状病毒(SARS-CoV-2)实际上并不是"新"的。这种病毒在其他物种中进化了很长一段时间，可能是数百万年，但它仍然存在。我们知道这种病毒与马蹄蝠和穿山甲有近亲关系，而穿山甲被视为美味佳肴。
过去的冠状病毒，包括严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)，都是通过一种中间哺乳动物从蝙蝠传染给人类的。一些专家认为马来亚穿山甲为SARS-CoV-2提供了这种联系。
虽然SARS-CoV-2病毒的原始宿主还没有被确认，但如果这个生物看起来非常健康，我们也不必感到惊讶。世界各地的野生哺乳动物和鸟类种群中自然存在许多其他冠状病毒。
他们从哪里来？
人类活动推动了新的致病(致病)病毒的出现。当我们把地球上最后的野生地区的边界推翻--砍伐灌木作为农场和植物--来自野生动物的病毒与农作物、农场动物和人类相互作用。
独立进化的物种现在开始混合。全球市场允许活动物(包括它们的蛋、精液和肉)、蔬菜、花卉、球茎和种子的自由贸易，而病毒也随之而来。
人类也在使气候变暖。这使得某些物种能够将它们的地理范围扩展到以前太冷而不能居住的区域。结果，许多病毒第一次遇到新的宿主。
他们怎么溢出的？
病毒外溢是一个复杂的过程，人们对它的认识还不充分。在自然界中，由于特定的蛋白质"锁和钥匙"一样的相互作用，大多数病毒都局限于特定的宿主。这些是成功复制、在宿主内移动和在宿主之间传输所必需的。
病毒要感染新宿主，可能需要修改部分或全部蛋白质"钥匙"。这些被称为"突变"的改变可能发生在旧的宿主体内，也可能发生在新的宿主体内，或者在两者体内都发生。
例如，一个病毒可以从宿主A跳到宿主B，但它不会很好地复制或在个体之间传播，除非多个蛋白钥匙同时或连续突变。这种情况发生的可能性很低，因此溢出效应并不常见。
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为了更好地理解溢出是如何发生的，可以把病毒溢出想象成一个印在纸上的短篇故事。这个故事描述了：
1.如何生活在一个特定宿主的特定细胞中
2.如何搬到隔壁的细胞
3.如何传染给同一物种的新个体。
这篇短篇小说还介绍了如何制造病毒复印机。这台机器，一种叫做聚合酶的酶，被认为能大量生产出无数相同的病毒。然而，聚合酶偶尔也会出错。
它可能会漏掉一个单词，或者在故事中添加一个新单词或短语，巧妙地改变它。这些被改变的病毒故事被称为"突变体"。偶尔，一个突变的故事将描述病毒如何在一个全新的宿主物种中生存。如果突变体和新宿主相遇，就会发生溢出效应。
我们无法预测病毒何时扩散到人类，因此先发制人地开发疫苗不是一个选择。人们一直在讨论一种"通用流感疫苗"，它将提供对所有流感病毒突变体的免疫力。但到目前为止，这还不可能。
让野生动物成为野生动物
不管有多少病毒存在，威胁我们以及我们所依赖的动植物的病毒相对较少。
尽管如此，有些病毒在这方面尤其危险。例如，冠状病毒、埃博拉病毒和马尔堡病毒、狂犬病样溶血病毒和腮腺炎/麻疹样粘病毒都起源于蝙蝠。
考虑到现存的大量病毒，以及我们为它们提供全球运输的途径，未来的溢出是不可避免的。我们可以通过在医院和农场实施更好的病毒监测来降低这种可能性。
我们还应该认识到，野生动物不仅具有内在价值，而且是致病病毒的潜在来源。所以，让我们保持一种"社会距离"，让野生动物留在野外。（生物谷Bioon.com）
参考资料：
【1】How do viruses mutate and jump species？ And why are 'spillovers' becoming more common
【2】A Potential Universal Flu Vaccine Just Passed an important Clinical Trial
【3】Tiger tests positive for coronavirus at New York's Bronx Zoo
【4】Towards a universal flu vaccine（润宝医疗网）