最近,一項重建流感病毒進(jìn)化樹(shù)的最新研究,向傳統觀(guān)點(diǎn)發(fā)出了挑戰,并解開(kāi)了一些關(guān)于流感爆發(fā)歷史意義的奧秘。這項研究成果發(fā)表在2月16日的《自然》(Nature)雜志上,對“隨著(zhù)時(shí)間的推移,流感病毒在不同宿主物種的進(jìn)化關(guān)系”提供了迄今為止最全面的分析。該研究除了剖析病毒如何以不同速率在不同宿主物種中的演變,還對幾個(gè)傳統觀(guān)點(diǎn)發(fā)出了挑戰,例如“病毒主要是從野生鳥(niǎo)類(lèi)單向傳播到馴養鳥(niǎo)類(lèi)”的觀(guān)點(diǎn)。同時(shí),這項研究也有助于解決引起1918年幾次空前嚴重的流感大流行的病毒的起源。
這項新研究可能會(huì )改變科學(xué)家和健康專(zhuān)家對于“流感病毒的歷史、遺傳上它如何隨時(shí)間變化,以及它如何在不同宿主物種之間跳躍”這些問(wèn)題的看法。這些研究結果可能對于“從人口健康風(fēng)險評估到疫苗發(fā)展”都會(huì )產(chǎn)生影響。
美國亞利桑那大學(xué)的生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)教授MichaelWorobey,與愛(ài)丁堡大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)研究所的AndrewRambaut教授共同指導了這項研究。MichaelWorobey稱(chēng):“現在,對于所有這些宿主——包括鳥(niǎo)類(lèi)、人類(lèi)、馬和豬——的病毒,我們都有非常清晰的系譜樹(shù),并且一旦你有了一種病毒的系譜樹(shù),就會(huì )改變它的演化。與以前一直使用的方法相比,我們開(kāi)發(fā)的方法能夠更好地解決真正的演化和歷史問(wèn)題。”
Worobey解釋說(shuō),如果你沒(méi)有考慮到“病毒以不同速率在每種宿主物種中演化“這個(gè)事實(shí),那么,對于“大流行病毒何時(shí)和在哪里出現?”,你可能會(huì )得到荒謬的結果。他指出:“一旦你正確解決了這些病毒的進(jìn)化樹(shù),所有事情就會(huì )更加合理。”他補充道,這項研究開(kāi)始于他的餐桌上。“在我面前有一堆打印的這些進(jìn)化樹(shù),我開(kāi)始用女兒恰巧放在餐桌上的塑料尺來(lái)測量這些進(jìn)化樹(shù)分支的長(cháng)度。就像一棵真實(shí)的樹(shù)的樹(shù)枝一樣,你可以看到,進(jìn)化樹(shù)的分支在人類(lèi)、馬和鳥(niǎo)類(lèi)中具有不同的生長(cháng)速率。然后我就產(chǎn)生了一個(gè)模糊的想法,這可能對關(guān)于‘這些病毒來(lái)自哪里以及它們如何進(jìn)化’的公共衛生推論非常重要。”
Worobey的老搭檔AndrewRambaut在電腦上實(shí)現了他用塑料尺所做的事情。他們開(kāi)發(fā)了一種軟件可讓時(shí)鐘在不同速率不同宿主物種上發(fā)出滴答聲。一旦有了這個(gè)軟件,就會(huì )產(chǎn)生非常清楚和明確的結果。
研究小組分析了一個(gè)數據集(包含代表甲型流感病毒全部多樣性的80,000個(gè)以上基因序列),并用他們最新開(kāi)發(fā)的方法分析了這些數據。甲型流感病毒分為17個(gè)所謂的HA亞型(HI到H17)和10個(gè)NA亞型(N1到N10)。這些亞型會(huì )混合搭配,例如H1N1、H7N9,在鳥(niǎo)類(lèi)中具有最大的多樣性。
利用新的流感病毒系譜樹(shù)作為地圖,能夠顯示哪個(gè)物種在何時(shí)移動(dòng)到哪個(gè)宿主物種。這表明對于幾個(gè)基因組片段來(lái)說(shuō),禽流感病毒遠非我們經(jīng)常假設的那樣古老。研究人員發(fā)現,禽流感病毒在大多數基因中都有一段極短的歷史,比電話(huà)的發(fā)明早不了多少時(shí)間。
該研究小組包括亞利桑那大學(xué)的研究生Guan-ZhuHan,愛(ài)丁堡大學(xué)教授、同時(shí)也隸屬于美國**衛生研究院的AndrewRambaut。他們在數據中發(fā)現有強大的信號表明,在禽流感病毒中發(fā)生了一些***性事件,其大多數遺傳多樣性正被一些新變體取代。
Worobey稱(chēng),流感病毒進(jìn)化過(guò)程中的突然轉變,與十九世紀末的幾次歷史事件有關(guān)。“在19世紀70年代,一場(chǎng)巨大的馬流感疫情席卷北美。從城市到城市,鄉村到鄉村,馬都染病并且大約有5%的死亡率。在疫情爆發(fā)期間,因為沒(méi)有馬拉動(dòng)抽水機貨車(chē),波士頓有一半城區被大火燒毀。除此之外,在西方,因為所有的馬都染上疫情,美國騎兵只能徒步與阿帕奇人戰斗。這發(fā)生在馬力為實(shí)效功率的時(shí)代,馬流感疫情對經(jīng)濟來(lái)說(shuō)無(wú)異于釜底抽薪。”
據Worobey介紹,新生成的進(jìn)化樹(shù)表明,馬流感集中爆發(fā)的同時(shí),也有禽流感病毒基因的總體更換。該研究還揭示,馬流感病毒與禽流感病毒具有最近的親緣關(guān)系。他說(shuō):“有趣的是,以前的一項研究報告稱(chēng),在馬流感爆發(fā)后的幾天里,在雞和其它家禽中也反復發(fā)生了流感疫情。這是歷史上另一種意想不到的聯(lián)系,鑒于我們在進(jìn)化樹(shù)中所看到的,有一種可能性就是,這兩個(gè)事件有關(guān)聯(lián)。”
他補充說(shuō),進(jìn)化結果不能最終確定病毒是否從馬跳躍到鳥(niǎo)類(lèi),或相反,但很明顯,這兩種病毒之間具有密切的關(guān)系。
至于人類(lèi),這項研究闡明了一個(gè)長(cháng)期存在的奧秘。自1918年的流感大流行以來(lái),已不可能將大流行病毒的任何基因的地理起源,縮小到即便一個(gè)半球的范圍。Worobey指出他們的研究改變了這一點(diǎn)。
目前公認的觀(guān)點(diǎn)是:野生鳥(niǎo)類(lèi)是流感病毒的主要攜帶者,病毒從它們身上跳躍到馴化鳥(niǎo)類(lèi)和其它物種(包括人類(lèi))中,研究結果對這個(gè)觀(guān)點(diǎn)發(fā)出了挑戰。研究人員指出,相反,馴化鳥(niǎo)類(lèi)和野生鳥(niǎo)類(lèi)禽流感病毒的整個(gè)基因庫的遺傳多樣性,經(jīng)常被追溯到更早出現的馴化鳥(niǎo)類(lèi)的病毒爆發(fā)。
Worobey最后指出:“人們往往認為野生鳥(niǎo)類(lèi)是一切病毒的來(lái)源,但是我們明確看到馴化鳥(niǎo)類(lèi)對野生鳥(niǎo)類(lèi)具有明顯的影響。原來(lái)我們一直食用和食蛋的動(dòng)物,可能在很大程度上塑造了這些病毒隨幾十年時(shí)間跨度在野生動(dòng)物中的多樣性。”
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