每经编辑｜陈世跃    

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解码生命(ming)边(bian)界(jie)：人、禽(qin)、精、品研究的勃(bo)兴(xing)与(yu)跨(kua)物(wu)种传播的初探(tan)

生命，在不同的(de)形态和演进(jin)轨(gui)迹(ji)中(zhong)，编(bian)织(zhi)出了一幅波(bo)澜壮阔(kuo)的画卷。而在这(zhe)幅画卷中，人类(lei)、禽(qin)类、以及更为广泛意义上的(de)“精”（微(wei)生物(wu)、寄生(sheng)虫等(deng)）与“品(pin)”（各类(lei)动植(zhi)物及(ji)其衍(yan)生(sheng)物(wu)）之(zhi)间(jian)的(de)互(hu)动，构成了(le)其(qi)中(zhong)最为复杂而引人入胜(sheng)的(de)篇章。近年来，“人(ren)一禽(qin)一精(jing)一品(pin)”的研(yan)究范(fan)式，以其跨(kua)越物(wu)种(zhong)界限的(de)视角，正(zheng)在(zai)以(yi)前(qian)所未(wei)有的深度和广度(du)，揭示着(zhe)生(sheng)命(ming)协同(tong)演进(jin)的奥秘(mi)，尤(you)其是(shi)在跨(kua)物种传播机(ji)制(zhi)的探(tan)索(suo)上(shang)，更是(shi)取得了令人瞩目(mu)的新(xin)进(jin)展。

“人(ren)一禽”的研究，最(zui)早可以追(zhui)溯到(dao)对禽流感(gan)等由禽类传(chuan)播(bo)给(gei)人(ren)类(lei)的(de)疾(ji)病的认知。从最初(chu)的对高致病性禽流(liu)感病毒的(de)监测与(yu)防控(kong)，到(dao)如今(jin)对病毒变(bian)异、宿主(zhu)适(shi)应性(xing)以及传播(bo)途径(jing)的精细(xi)化(hua)研究(jiu)，科学(xue)家们(men)已经(jing)构建起(qi)了(le)一个(ge)初步的框架。我(wo)们认识到，禽类(lei)作为(wei)许(xu)多病毒(du)的天(tian)然(ran)宿主，其(qi)广泛(fan)的迁徙和密集的养殖，为病(bing)毒(du)的传播和(he)演变提供了天(tian)然的温(wen)床。

而一(yi)旦这些病(bing)毒获得感(gan)染人类的(de)能力(li)，就可能引(yin)发(fa)严重(zhong)的公共(gong)卫生(sheng)危机(ji)，正如(ru)H5N1、H7N9等病(bing)毒所(suo)警(jing)示(shi)的那样(yang)。

将视野(ye)从“禽(qin)”扩展到更(geng)广泛(fan)的“精”与“品”，研究(jiu)的(de)深(shen)度和(he)复(fu)杂性(xing)便(bian)呈(cheng)指(zhi)数级增(zeng)长。“精(jing)”的(de)概(gai)念(nian)，涵盖了(le)病(bing)毒、细菌(jun)、真菌、寄(ji)生虫等各类微(wei)生物和微小(xiao)生(sheng)物。它(ta)们与(yu)宿主(zhu)之间的(de)关系(xi)，远(yuan)比(bi)我们想象的(de)要复(fu)杂得(de)多(duo)。许(xu)多微生物(wu)与宿主之间(jian)存在着共生(sheng)关系(xi)，共(gong)同(tong)演化(hua)，相(xiang)互依存(cun)。

但与此一(yi)些(xie)“不速之客(ke)”却可能(neng)悄无声(sheng)息(xi)地从(cong)一个(ge)物种(zhong)迁(qian)移(yi)到另一(yi)个物(wu)种(zhong)，引发新的疾(ji)病(bing)。例如，一些(xie)肠道微生(sheng)物的(de)转移(yi)，可能改变(bian)宿主的代谢能力，甚(shen)至影响其(qi)免疫(yi)系统(tong)。

“品”则更加宽泛(fan)，包(bao)括了各种(zhong)动(dong)植物以及(ji)它们衍生的产品。从(cong)我们日常(chang)食用(yong)的肉(rou)类、蛋(dan)类，到自(zi)然界中(zhong)野生(sheng)动物的皮(pi)毛，再(zai)到用(yong)于(yu)医(yi)药(yao)、科研的(de)生(sheng)物(wu)材料(liao)，都可能成(cheng)为病(bing)原(yuan)体传播的(de)载(zai)体。研究(jiu)“品(pin)”与(yu)病原体(ti)传播(bo)的关联，不仅是(shi)对直接接(jie)触的野生(sheng)动(dong)物的(de)关(guan)注，更(geng)包括了对整(zheng)个生物(wu)供应(ying)链的(de)审视(shi)。

例如(ru)，一些(xie)食品(pin)加(jia)工(gong)过(guo)程(cheng)中的(de)不当操作，可(ke)能(neng)导致(zhi)病(bing)原(yuan)体(ti)在不同(tong)批(pi)次产品之(zhi)间(jian)传播；而对(dui)野生动物(wu)的(de)非法贸(mao)易(yi)和消(xiao)费，更(geng)是(shi)将人(ren)类(lei)置于与(yu)未知(zhi)病原体直接接触(chu)的(de)高风(feng)险境地(di)。

跨(kua)物种(zhong)传(chuan)播(bo)，顾名思义，是(shi)指(zhi)病原体从(cong)一(yi)个物种传(chuan)播到另(ling)一(yi)个(ge)物种(zhong)。这(zhe)个(ge)过(guo)程(cheng)并非(fei)简单的“点(dian)对点”的转(zhuan)移(yi)，而是涉(she)及(ji)一(yi)系列复杂(za)的分子、细胞(bao)和(he)生态(tai)学(xue)机制(zhi)。例如，病(bing)毒需要能(neng)够识别并(bing)侵入(ru)新的(de)宿主(zhu)细胞，逃避新的(de)宿(su)主的免疫(yi)系统(tong)，并(bing)在其(qi)中(zhong)复制传(chuan)播。这个(ge)过程往(wang)往需要病(bing)毒(du)基(ji)因(yin)组发生一系(xi)列的突变，以(yi)适(shi)应新(xin)的环(huan)境。

这(zhe)其中，基(ji)因重组(zu)、基因(yin)漂(piao)移以(yi)及(ji)适应性(xing)演(yan)化等机制，都(dou)扮(ban)演着(zhe)至(zhi)关(guan)重要(yao)的角(jiao)色。

例(li)如，研(yan)究发(fa)现(xian)，许多病(bing)毒的(de)表面(mian)蛋白，是其(qi)与宿主(zhu)细(xi)胞受体结(jie)合(he)的关键(jian)。这些蛋白的结(jie)构和功能，会(hui)随(sui)着病毒(du)的(de)演变(bian)而发生(sheng)改变。一(yi)些微小(xiao)的结构(gou)性变化，就可能(neng)使得病毒(du)原本(ben)只感(gan)染某(mou)种(zhong)动(dong)物，突(tu)然(ran)获(huo)得了(le)感染(ran)人类(lei)的能(neng)力。而“精”（如寄生(sheng)虫(chong)）的跨物种传(chuan)播，则可(ke)能(neng)涉(she)及(ji)更复杂(za)的生命(ming)周期，例如(ru)需要中(zhong)间宿主的参(can)与。

“人(ren)一(yi)禽(qin)一精(jing)一品”的(de)研究，正(zheng)是试图(tu)将这些(xie)分散(san)的观察和(he)研究整(zheng)合(he)起来(lai)，构建一(yi)个更(geng)加(jia)宏观和(he)动(dong)态(tai)的视角。我(wo)们不再(zai)仅仅(jin)关注单(dan)一的病原体或单(dan)一的(de)宿主，而是将目光投(tou)向了(le)整个生(sheng)态系统(tong)。通过(guo)对基(ji)因组(zu)学、蛋(dan)白质(zhi)组学(xue)、宏基(ji)因组学等(deng)前沿(yan)技(ji)术(shu)的应用，科(ke)学家(jia)们能(neng)够以(yi)前所(suo)未有(you)的精(jing)度(du)解(jie)析病(bing)原体与其宿主(zhu)之间(jian)的(de)相(xiang)互作(zuo)用(yong)。

例如(ru)，通(tong)过对(dui)大量(liang)野生(sheng)动物(wu)和人(ren)类的基因(yin)组进(jin)行测(ce)序，我(wo)们可(ke)以追(zhui)踪病毒的(de)起(qi)源(yuan)和演(yan)化(hua)路径(jing)，识(shi)别(bie)出(chu)潜在的“溢出”事(shi)件，并评估其(qi)传(chuan)播的(de)风(feng)险。

在“人(ren)一禽”领域，对禽(qin)流感病毒(du)的研(yan)究已经进(jin)入了(le)深(shen)入解析其(qi)在(zai)禽类(lei)宿主(zhu)中的(de)复制(zhi)、传(chuan)播和变(bian)异机制的(de)阶段(duan)。科学(xue)家们(men)利用(yong)分子生物学(xue)手(shou)段，揭示了(le)病毒(du)基因(yin)组的(de)哪些(xie)区域(yu)最容(rong)易发(fa)生(sheng)变异，以及这(zhe)些变(bian)异(yi)如(ru)何(he)影响(xiang)病毒的(de)毒力、传播力和免疫(yi)逃逸能力(li)。对不(bu)同禽类(lei)宿主之(zhi)间病毒的(de)交换(huan)和重(zhong)组，以及病(bing)毒(du)如何适(shi)应陆(lu)地哺乳动物（包(bao)括人(ren)类(lei)）的(de)细胞(bao)环境，也成为了(le)研究(jiu)的重点。

更(geng)进一步(bu)，当(dang)我(wo)们将“精”和(he)“品”纳入(ru)考量(liang)，研(yan)究的触(chu)角(jiao)便(bian)延伸到了(le)更广(guang)阔的(de)领域(yu)。例如(ru)，某(mou)些真(zhen)菌(jun)，可能(neng)在(zai)特(te)定的(de)动植(zhi)物体内繁(fan)殖，而当(dang)人类(lei)接触到这些(xie)被真菌感染的动植(zhi)物(wu)或其产品时(shi)，就可(ke)能发生感(gan)染。又如(ru)，某些寄(ji)生虫(chong)，其生(sheng)命(ming)周(zhou)期可(ke)能涉(she)及(ji)多(duo)种宿主(zhu)，包括昆(kun)虫、哺乳动物，最(zui)终也(ye)可能感染人类。

这些(xie)复杂的生(sheng)命周(zhou)期和(he)传播途径，为病(bing)原体的跨物种(zhong)传播提供(gong)了(le)更多(duo)的机会。

“人一(yi)禽一精一(yi)品”的(de)研究，不仅仅是(shi)对疾病发(fa)生机(ji)制的探(tan)索，更是(shi)对生(sheng)命(ming)多(duo)样性(xing)及其(qi)相互关系(xi)的深(shen)刻反思。我(wo)们认(ren)识到，人类(lei)自身的(de)健康(kang)，与我们(men)所处(chu)的生(sheng)态环境、与(yu)其他(ta)物种的关(guan)系，是(shi)密不可分的。保(bao)护(hu)生(sheng)物多样(yang)性(xing)，维护生态(tai)系统(tong)的稳(wen)定，不(bu)仅是(shi)为(wei)了自(zi)然的(de)和(he)谐，更是为(wei)了人(ren)类(lei)自身(shen)的可持续发(fa)展。

深(shen)度解(jie)析跨物种传播(bo)机制(zhi)：分子(zi)、细胞(bao)与生态(tai)的(de)交响(xiang)曲

在前沿研究(jiu)的推(tui)动下(xia)，我们(men)对病原体跨物种(zhong)传(chuan)播的(de)机制(zhi)有了(le)更为(wei)细致(zhi)和(he)深入(ru)的(de)理解(jie)。这并非(fei)单一(yi)维(wei)度的过程，而是分子、细胞(bao)、宿主(zhu)以(yi)及(ji)生态(tai)环(huan)境等多(duo)个层(ceng)面协(xie)同作用的(de)结果(guo)，宛如一(yi)曲(qu)精密而复(fu)杂的生命(ming)交响(xiang)曲。

在分子(zi)层(ceng)面(mian)，病毒(du)和细菌的(de)基(ji)因组(zu)变(bian)异(yi)是跨(kua)物(wu)种传(chuan)播的(de)基石。病毒(du)，特(te)别是RNA病毒(du)，其(qi)复制过程(cheng)中错(cuo)误(wu)率(lv)较高(gao)，这使(shi)得它们能够快(kuai)速地(di)产生新的(de)变异株。这(zhe)些变(bian)异可(ke)能发(fa)生在编码病(bing)毒表面(mian)蛋白（如(ru)流感病(bing)毒的(de)血细胞凝(ning)集(ji)素(su)HA和神经氨(an)酸酶NA）的基因上(shang)。例如，HA蛋(dan)白负责识别并结合宿(su)主细(xi)胞表面的(de)受体。

如果病毒(du)的HA蛋白发(fa)生(sheng)突(tu)变，使其能(neng)够识(shi)别并高(gao)效结(jie)合(he)人类(lei)细胞(bao)表面的受(shou)体，那么(me)它(ta)就获(huo)得了(le)感染(ran)人类的能力。这(zhe)种受(shou)体(ti)结合(he)的(de)亲和力，是(shi)跨物(wu)种传播(bo)的“第(di)一(yi)道门槛”。

不(bu)仅仅(jin)是(shi)病(bing)毒，细(xi)菌(jun)也(ye)通过水平基因转移(yi)（HorizontalGeneTransfer,HGT）获得新的(de)基因(yin)，从而改变(bian)其致病(bing)性和宿(su)主适应(ying)性。HGT可以通过(guo)接(jie)合、转化、转导等多(duo)种方(fang)式(shi)实现(xian)，使(shi)得细(xi)菌能(neng)够快(kuai)速地(di)获得抗生素耐(nai)药性、毒(du)力因子等(deng)关(guan)键(jian)基(ji)因，甚(shen)至跨越物(wu)种壁(bi)垒。

细胞层面的(de)互动(dong)同(tong)样(yang)至关(guan)重要(yao)。病原体需(xu)要能够(gou)成功进(jin)入新(xin)的宿主(zhu)细(xi)胞，并在(zai)其中复制。这(zhe)涉及(ji)到(dao)病(bing)原体与(yu)宿主细胞表面(mian)受体的(de)结合，以及(ji)随后(hou)通过(guo)内吞作用(yong)或直接融合等(deng)方(fang)式(shi)进入细(xi)胞(bao)内部。一旦进入(ru)细(xi)胞，病(bing)原体需(xu)要克服宿主的(de)先天(tian)免疫和适(shi)应性(xing)免疫的防(fang)御机(ji)制。有些病(bing)原体能(neng)够(gou)抑制宿主(zhu)的免疫反(fan)应，例(li)如通过编(bian)码干(gan)扰蛋(dan)白来(lai)阻断(duan)宿主(zhu)细胞(bao)的信(xin)号通路(lu)，或(huo)者通过改(gai)变(bian)表面抗原以(yi)逃(tao)避(bi)免疫系(xi)统的(de)识别(bie)。

以流感(gan)病毒(du)为(wei)例(li)，其进入(ru)人(ren)类(lei)细(xi)胞(bao)的关(guan)键(jian)在于HA蛋(dan)白(bai)能否(fou)与人类细胞表(biao)面的(de)唾液酸(suan)受(shou)体结(jie)合。不同禽(qin)类和(he)人类的唾(tuo)液酸结(jie)构存在(zai)差(cha)异(yi)，病(bing)毒(du)HA蛋白(bai)的(de)氨(an)基酸序(xu)列(lie)改变，会影(ying)响(xiang)其对这些(xie)唾液(ye)酸(suan)的结(jie)合特(te)异性(xing)。而病(bing)毒(du)成功感(gan)染(ran)人(ren)类后(hou)，还需要在人类气道(dao)上(shang)皮细胞中(zhong)高(gao)效(xiao)复(fu)制，并(bing)能够(gou)从感(gan)染(ran)细(xi)胞中释放(fang)出(chu)来，感染(ran)新(xin)的细胞。

宿主层面(mian)的(de)因素，如(ru)宿(su)主的免疫状(zhuang)态(tai)、遗传背(bei)景、年(nian)龄以及是否(fou)存(cun)在其他共存疾(ji)病，都(dou)会影响病原体(ti)跨物(wu)种(zhong)传(chuan)播的效率(lv)和(he)疾(ji)病的(de)严重程(cheng)度(du)。例(li)如(ru)，免疫(yi)功能(neng)低下(xia)的人(ren)群更(geng)容易受到(dao)病原体的感(gan)染，并且可能(neng)发展出更(geng)严重(zhong)的疾病。

生(sheng)态层(ceng)面的因素(su)，则为跨物(wu)种(zhong)传(chuan)播提(ti)供(gong)了(le)宏观(guan)的舞(wu)台(tai)。栖息地(di)的(de)破坏、生(sheng)物多(duo)样性的降(jiang)低、野(ye)生(sheng)动物贸(mao)易、集(ji)约(yue)化畜(chu)牧业以(yi)及气(qi)候(hou)变化，都(dou)可能(neng)增加(jia)人(ren)、禽(qin)、精、品之间(jian)的接(jie)触频(pin)率，从(cong)而提(ti)高病原体跨物(wu)种传播的风险(xian)。

例(li)如，随着人(ren)类(lei)活动(dong)范围(wei)的(de)扩(kuo)大，对野(ye)生(sheng)动物栖(qi)息(xi)地(di)的(de)侵占(zhan)，使得人(ren)类(lei)与野(ye)生动(dong)物(wu)的(de)接(jie)触(chu)更加(jia)频繁，增加(jia)了(le)“溢出”事(shi)件发(fa)生(sheng)的(de)可能性。野(ye)生动物市场上，多种(zhong)物种(zhong)被密(mi)集地(di)关养在一(yi)起，为病(bing)原(yuan)体的交叉感(gan)染和重(zhong)组提(ti)供了绝佳(jia)的“孵化器”。集(ji)约(yue)化养(yang)殖场(chang)，虽然(ran)提高了生(sheng)产效(xiao)率(lv)，但也(ye)可能(neng)成(cheng)为(wei)病(bing)原体快速(su)传播(bo)和变(bian)异的(de)温(wen)床(chuang)。

“人(ren)一禽一(yi)精一品”的(de)综合研究(jiu)，正是致力(li)于将(jiang)这(zhe)些(xie)分散(san)的分(fen)子(zi)、细胞、宿(su)主和生态(tai)学(xue)的(de)要素(su)联系(xi)起来(lai)，构建一(yi)个(ge)全面(mian)的风(feng)险评估框架。例如(ru)，通过对(dui)特(te)定野生动物种群中的(de)病毒(du)进行基因组监(jian)测，我们可(ke)以(yi)预(yu)测其(qi)是否(fou)有可(ke)能发生“溢出”事件，并(bing)评估(gu)其潜(qian)在的致(zhi)病(bing)性(xing)和(he)传播能力。

对家(jia)禽养殖场(chang)中病(bing)毒的监测，则(ze)有(you)助于及(ji)时(shi)发现新的变异株，并(bing)采取防控(kong)措施(shi)。

研(yan)究(jiu)还(hai)关注中(zhong)间宿主(zhu)的(de)作(zuo)用(yong)。许多(duo)跨(kua)物(wu)种传(chuan)播并(bing)非(fei)直接发生(sheng)，而(er)是需要一(yi)个或多个(ge)中(zhong)间宿(su)主的(de)参与。例如，某(mou)些(xie)寄(ji)生虫(chong)需要通(tong)过蚊子(zi)或(huo)蜱虫(chong)等(deng)媒介(jie)传播。理(li)解(jie)这些(xie)媒介的生态学(xue)特性(xing)、分布(bu)范围(wei)以(yi)及(ji)与不同宿(su)主之(zhi)间的互动(dong)关系，对于预测(ce)和(he)控制(zhi)疾病(bing)传播至(zhi)关重(zhong)要。

近(jin)年来，宏(hong)基因组(zu)学的(de)兴起(qi)，为我(wo)们(men)理解微生物(wu)群落的组(zu)成(cheng)及(ji)其在(zai)不同物种(zhong)间(jian)的迁移(yi)提供(gong)了强大的工具。通过对(dui)动(dong)物粪(fen)便、口腔(qiang)黏膜、血(xue)液等样本(ben)进行(xing)宏基(ji)因组测(ce)序(xu)，我们(men)可以全(quan)面(mian)了解(jie)其(qi)携带的(de)微生物(wu)群(qun)落，并(bing)追踪微(wei)生物在(zai)不同(tong)个(ge)体(ti)和物(wu)种间(jian)的动(dong)态变(bian)化。这有助(zhu)于我(wo)们发(fa)现新的潜(qian)在(zai)病原体(ti)，以及(ji)了解健康(kang)微生(sheng)物群(qun)落对(dui)宿(su)主(zhu)抵御(yu)病原体入(ru)侵的作(zuo)用(yong)。

总(zong)而(er)言之，跨(kua)物(wu)种传(chuan)播机制(zhi)的解析(xi)，是一(yi)项涉及(ji)多(duo)学科(ke)、多维度(du)的(de)复杂工(gong)程。从基(ji)因层面的精细(xi)变异(yi)，到细胞层(ceng)面的侵染(ran)与逃(tao)逸，再到(dao)宿主与(yu)生态层面的相互作(zuo)用，每(mei)一个(ge)环(huan)节(jie)都(dou)可(ke)能成(cheng)为病(bing)原体跨越(yue)物(wu)种界限(xian)的关(guan)键。对(dui)这(zhe)些机制(zhi)的深度(du)理解，不(bu)仅有(you)助(zhu)于我们(men)更好地预(yu)测(ce)和防控未(wei)来(lai)的新(xin)发传(chuan)染病，也为我(wo)们理(li)解(jie)生命进化(hua)的奥秘提供了(le)宝贵(gui)的视(shi)角，并最终指(zhi)向(xiang)更加(jia)健(jian)康和(he)可(ke)持续的人(ren)类未来。

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图片来源：每经记者 陈群 摄

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