自然界至少有32萬種能夠感染哺乳動物的病毒。這些病毒形態(tài)各異，在電子顯微鏡下它們有的看起來像薯條，有的像奧利奧，有的像巧克力豆。所有病毒的遺傳物質（DNA或者RNA）都被包圍在蛋白質衣核（capsid protein）內，確保遺傳物質受到保護。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，圖片里長得像雞腿的那個）結構，使它們在電鏡下看起來像一個皇冠。冠狀病毒的遺傳物質由單鏈RNA 構成，當病毒在宿主內增殖時，病毒RNA會被“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

冠狀病毒結構示意圖。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引起呼吸道疾病，據(jù)統(tǒng)計，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引起普通感冒癥狀，在人類中并沒有造成過大規(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，冠狀病毒進入宿主細胞的第一步，是病毒表面的蛋白（抗原）和宿主細胞表面的蛋白（受體）契合，就像鑰匙插入鑰匙孔一樣。病毒和細胞第一次“親密接觸”后，細胞結構就會產(chǎn)生變化，讓病毒進來。所以病毒表面蛋白就是“騙”宿主細胞放它們進去的關鍵。而幫助冠狀病毒進入宿主細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物傳播到人的呢？

這就要從組成棘突蛋白的氨基酸序列說起。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，這是因為不同毒株的棘突蛋白氨基酸序列有微小但關鍵的差異，這些差異決定它們能辨別哪些物種細胞表面的受體。

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

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

棘突蛋白和細胞表面蛋白結合示意圖。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，才能識別豬的蛋白——對病毒來說這可以通過基因變異實現(xiàn)。

02

突變+重組=跨物種傳播

之前說過有的病毒遺傳物質是DNA，有的是RNA 。DNA病毒用來生產(chǎn)DNA的工具自帶修正功能，也就是說當這個工具不小心出錯時它會自行檢查，并修正弄錯的DNA，所以DNA病毒的變異率較低；但是RNA病毒用來生產(chǎn)RNA的工具沒有修正功能，所以工作時錯誤百出，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，累計的變異就越多，由ABC變成ADE的幾率也就越高。這些進化到有感染其他物種潛能的病毒一旦接觸到這些物種，就可以迅速適應新的宿主并開始傳播。

除了基因變異，冠狀病毒還可以通過不同毒株之間的基因重組，獲得感染新物種的能力。這點非?？膳拢寒攦煞N或多種毒株感染同一宿主時，這些毒株之間可以進行基因交換，產(chǎn)生出一個全新的毒株。

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，但一開始病毒只會對人造成輕微的影響或者完全無影響。然而接下來，病毒在人體內發(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）親緣關系很近，OC43有可能是1890年左右才從牛冠狀病毒中分離出來的。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，冠狀病毒從動物到人的感染途徑大致就是這樣：

冠狀病毒以其他動物為宿主，經(jīng)過一段時間的增殖，部分病毒發(fā)生基因變異或基因重組，獲得了能夠識別人類細胞表面蛋白受體的能力。這些強化版的病毒通過人類與動物的接觸進入人體。它們在最初進入新宿主的階段感染能力較低，但是經(jīng)過一段時間的增殖和適應，病毒再次產(chǎn)生變異和“優(yōu)化”，開始強力而有效地人傳人，最終導致大規(guī)模疫情爆發(fā)。

03

什么動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，但也不是所有的動物都能直接傳給人類。和人類基因相似度越高的動物，傳給人類的可能性越高，尤其是和人類細胞受體結構比較接近的動物——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物。

因此這里提醒大家，不要接觸，更不要食用野生動物，除了可能傳染給人類的病毒，野生動物體內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，但處理野生動物活體的捕獵、售賣、烹飪人員仍有感染風險。另外喂食野鳥、和旱獺合影等親密接觸野生動物的行為也應該避免。

另外，對于依據(jù)林業(yè)局2003年頒布的《商業(yè)性經(jīng)營利用馴養(yǎng)繁殖技術成熟的陸生野生動物名單》進行人工飼養(yǎng)的野生動物，由于目前尚無配套的檢疫標準，因此市面上售賣的這類產(chǎn)品

均無檢疫合格證明。

本文是物種日歷特約稿件，來自物種日歷作者@Rebecca。


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