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[科普文学] 蝙蝠逆天的免疫系统,给人类哪些启示?"百毒不侵"的原因其实很简单,人类却学不来

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发表于 2020-2-7 21:43:13 | 显示全部楼层 |阅读模式

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最近,蝙蝠这种动物被大家广泛讨论,许多人把蝙蝠妖魔化,认为蝙蝠就是个“会飞的病毒库”,说不定什么时候就会向人类“投毒”。
回想一下确实如此,埃博拉病毒、尼帕病毒、马尔堡病毒、SARS病毒、MERS病毒,还有这次新型冠状病毒......这些人畜共患病,都是蝙蝠传给人的,可能会经由水貂、蛇等野生动物作为中间宿主。


但是,因此就把蝙蝠妖魔化未免太不公平:
人家蝙蝠虽然体内有100多种病毒,但一直封印得好好的,白天睡觉,晚上游玩,天热了觅食,天冷了冬眠,每天带着孩儿们飞来飞去,长的虽然吓人了些,但日子过得还算滋润。没想到某天出门没看黄历,被人吃了。
明明是人类管不住嘴得了病,有的憨憨却责怪蝙蝠,认为蝙蝠这个物种的存在就是祸害,甚至提议要“灭绝蝙蝠”——真是人类听了想沉默,蝙蝠听了想哭泣。


不过,最近饺饺在想,既然蝙蝠的体质这么逆天,我们人类能不能从蝙蝠身上得到什么启示,来抑制体内病毒呢?于是,饺饺查阅各种资料,花了一晚上的时间,终于弄清楚了蝙蝠为什么能把100多种病毒封印在体内。
(PS:这篇文章,可以说是饺饺从业以来写得最费脑的一篇文章,堪比期末论文......)


蝙蝠为何能封印住上百种病毒?
蝙蝠长期发着“高烧,体温高达40℃。根据我们的生活常识,基础代谢率高的人体温越高,蝙蝠也是一样的。蝙蝠的高体温,正是因为它代谢率极高,而蝙蝠之所以能成为“大自然的活体病毒库”,很大程度上就是因为它的高代谢率。
代谢率高了,DNA复制出错的可能性就高。蝙蝠为了弥补DNA的复制错误,相应地进化出极强的DNA修复功能。蝙蝠体内的DNA修复基因,可以及时发现DNA的复制错误,并抑制病毒复制。


所以,虽然蝙蝠携带100多种病毒,但病毒的复制在蝙蝠的体内是被严重抑制的,每种病毒只有少量,并不致命。这种超强的DNA修复能力还导致了一个结果,那就是蝙蝠很少得癌症。
此外,蝙蝠能和上百种病毒和平共处,还有一点是因为免疫系统更高效
病毒入侵体内时,我们之所以会出现炎症,是因为免疫系统对抗感染的第一步反应就是炎症反应。炎症反应是免疫系统为移除有害刺激或病原体及促进修复的保护措施,表现为患部的红、肿、热、痛。


但是,免疫系统只有在高温下才能更高效地运作,所以人类受到病毒感染时第一症状是发烧。科学家也已经表明,发烧可以促进免疫细胞向次级淋巴结或外周感染部位的迁移,从而增加与抗原接触机会,有利于免疫系统清除病原体。
不过,我们人类的基础体温在36~37℃,长期高烧的话肯定受不了;但蝙蝠的正常体温就是40℃,所以免疫系统随时火力全开。


但是,“火力全开”的免疫系统,为什么不把病毒赶尽杀绝呢?这就不得不提NLRP3炎性小体
那么,问题又来了:
既然蝙蝠的免疫系统那么牛掰,为什么不把体内的病毒赶尽杀绝,而是留着100多种病毒呢?
这就涉及到蝙蝠的另一个进化——低活性的NLRP3炎性小体。


NLRP3炎性小体,是固有免疫的重要组分,在机体免疫反应和疾病发生过程中具有重要作用,能被多种类型的病原体或危险信号所激活。人类的免疫系统敏感,见一个杀一个,就是因为人类的NLRP3炎性小体活性高。
科学家比较了蝙蝠、小鼠和人类免疫细胞对三种不同RNA病毒的反应,分别是甲型流感病毒、MERS冠状病毒和马六甲病毒。 结果发现,与小鼠和人类相比,蝙蝠体内NLRP3介导的炎症明显降低。


这是因为,蝙蝠体内的NLRP3炎性小体发生了变异,其蛋白活性下降,活性较低的NLRP3炎性小体导致蝙蝠的免疫系统不敏感,所以炎症反应轻。科学家还对10种蝙蝠和17种非蝙蝠哺乳动物的NLRP3基因序列进行分析,发现只有蝙蝠有这种抑制炎症反应的能力。
蝙蝠“百毒不侵”的根本原因:因为蝙蝠会飞!
可以看出,蝙蝠的免疫系统可谓是大自然的鬼斧神功:


免疫系统不敏感,对少量病毒睁一只眼闭一只眼就过去了,轻易不动手;
但一旦遇到威胁,免疫系统马上火力全开击垮敌人。


就这样,蝙蝠既不会被病毒击垮,又不会把病毒赶尽杀绝,经过几百万年的进化,可以与上百种病毒和平共处。
接下来,让我们继续由果溯因:
现在我们已经知道蝙蝠“百毒不侵”的原因了:一是因为蝙蝠基础代谢率高,而是因为蝙蝠的免疫系统随时火力全开。仔细观察的话会发现,这两点都和蝙蝠40℃的基础体温有关。


重点来了——
蝙蝠为什么体温高呢?
因为它基础代谢率高。
基础代谢率为什么高呢?
因为它耗能多。
为什么耗能多呢?
因为它会飞啊!


飞行比行走的耗能要多得多,所以蝙蝠代谢率高的原因很简单:蝙蝠平时都是飞来飞去的。
有的人就问了:“鸟类也会飞啊,为什么鸟类没有那么多病毒?”其实,野生鸟类身上携带的病毒也已经有数百种,多为流感病毒。但是,鸟类虽然代谢率高,免疫系统却不像蝙蝠的那么强悍;又因为蝙蝠是哺乳动物,某些基因与猫狗、人类的相同,所以它携带的病毒可以传染给人,更能对人类构成威胁。
就这样,唯一会飞的哺乳动物——蝙蝠——成为最令人闻风丧胆的“天然病毒盒子”。


蝙蝠“百毒不侵”的体质,对人类有什么启示?
科学家们弄清楚蝙蝠抗毒的原理之后,开始想办法应用到人类身上。澳大利亚科廷大学的John Mackenzie教授认为:
“蝙蝠携带的病毒可能会在未来导致新的全球流行病,所以研究蝙蝠如何在它们的侵扰下保持健康具有重要意义。”


但这么看来,人要么会飞,要么可以长期保持体温40℃而不被烧死,否则很难进化出蝙蝠“百毒不侵”的体质。虽然科学家们致力于将蝙蝠“百毒不侵”的特质应用到人类身上,但目前少有进展,毕竟这是蝙蝠进化了几百万年才拥有的“超能力”,是大自然的鬼斧神工,不会随随便便就为人类所用。
至少在当前,人类对蝙蝠只能抱着羡慕+敬畏的心态。如果非要说蝙蝠给我们人类带来了什么启示,那大概就是:别作死。招惹蝙蝠,后果自负。


参考:1、Dampened NLRP3-mediated inflammation in bats and implications for a special viral reservoir host. Nature Microbiology, 2019; DOI: 10.1038/s41564-019-0371-3.
2、维基百科-“蝙蝠”词条、“NLRP3炎性小体”词条。
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发表于 2020-2-11 15:45:20 | 显示全部楼层
不错的知识,谢谢分享
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