结合新冠疫情 的 病毒与人类共生关系研究

结合新冠疫情 的 病毒与人类共生关系研究

尹佳祺

空军军医大学 陕西省 西安市 710032

摘要：2019年末，新冠疫情爆发，新冠肺炎因其高传染性、高潜伏性、高致命性而得到了全国上下的广泛关注。在疫情期间，“病毒为什么要杀死宿主”等问题引起了人们的热议。本文以该问题为出发点，对病毒与其宿主的共同进化机制进行了研究。首先，本文以“病毒与人类宿主的共生关系”为重点，解释了新冠病毒等病毒为什么会导致人类死亡。之后，本文选取并列举了病毒与人类共生的典型范例（人内源性逆转录缺陷病毒、单纯疱疹病毒、乙型肝炎病毒），并详细阐述了三种典例病毒与人类的共生机制。而后，本文结合目前的新冠疫情，对新冠病毒与人类共生的实例，即新冠病毒无症状感染者的情况进行了综合介绍。最后，本文结合目前已知的典型病毒，对病毒的进化趋势给予了推测与猜想。

关键词：共同进化；共生关系；新冠病毒；病毒进化趋势。

Abstract：At the end of 2019, COVID-19 received widespread national attention due to its high infectivity, high latency, and high lethality. During the epidemic, the question of why the virus kills its host became a hot topic. In this paper, the coevolution mechanism of virus and its host is studied. First, focusing on the symbiotic relationship between viruses and human hosts, this article explains why COVID-19 and other viruses cause human death. After that, this paper selected and listed some typical examples of virus-and-human symbiosis (human endogenous retrovirus, herpes simplex virus, hepatitis b virus), and elaborated on the symbiosis mechanism of three typical examples of virus and human. Then, in the light of the current new coronavirus outbreak, a case of symbiosis between COVID-19 and human: the case of asymptomatic infection with COVID-19, is introduced. Finally, combining with the known typical viruses, the evolution trend of the virus is speculated.

Keywords: Coevolution; Symbiosis; COVID-19；Viral evolutionary trend.

1. 宿主与病毒的共生

病毒作为一种寄生生物，一旦宿主死亡，病毒也随之失去了生存资源，不久就会死亡。随着2019年末新冠肺炎的爆发，“病毒为什么要杀死宿主”等问题引起了人们的热议。本文针对该问题进行了相关研究。

（一）蝙蝠与病毒的共生

病毒要长期生存发展，就要不断的传播，所以病毒会在宿主身上引发咳嗽、腹泻、呕吐等症状来让宿主把部分病毒排出体外，以帮助病毒传播。但相对的，若病毒引发的病症太严重，则会导致宿主死亡，反而不利于病毒的复制与传播。以现代的眼光看，病毒与宿主的最佳相处模式为病毒可以寄生在宿主的细胞内进行复制和传播，而宿主也不会因为该病毒而导致死亡。至于病毒如何筛选出最佳宿主，则要靠病毒在漫长的历史过程中与各种不同的宿主不断磨合、共同进化，此过程实则为达尔文的自然选择学说。以下以蝙蝠为例来解释这一进化过程。

蝙蝠被称为“自然病毒库”，因为它们携带如SARS病毒、MERS病毒等多种病毒。2019新冠疫情中，蝙蝠也成为了新冠病毒（COVID-19）的公认宿主。蝙蝠可以与多种病毒共存的原因，很大程度上是由自然选择决定的。

蝙蝠是一种古老的生物，其起源远远早于人类，故蝙蝠与各种病毒的互相适应时间也长于人类。因蝙蝠喜好群居，当一只蝙蝠感染某种病毒时，该病毒很快就能传染给整个蝙蝠群体。根据适者生存原则，每一次病毒感染都会淘汰一部分蝙蝠个体，而留下未被病毒杀死的蝙蝠个体。此过程无数次反复，病毒与蝙蝠也在不断互相适应、共同进化。久而久之，蝙蝠进化出了特殊的免疫机制：通过提高体温来抑制体内病毒的复制，通过削弱免疫系统来避免过激免疫损伤身体。而以蝙蝠为宿主的病毒，在进化中也通过降低其对蝙蝠的致命性来维持自身生存。宿主削弱免疫系统，病毒降低其致命性，故蝙蝠得以和多种病毒共生。

（二）人类是致命病毒的“偶然宿主”

经过长时间的共同进化，许多病毒对于其宿主是没有致命性的，但是对于与这些病毒缺乏磨合的人类，它们却可能有致命性。

新冠疫情中，“吃野味”被认为是导致新冠病毒流行的根源。新冠病毒是与蝙蝠建立共生关系的病毒，而当人类通过食用蝙蝠偶然感染到新冠病毒时，人类和新冠病毒就要重复自然选择的过程。也就是说，如果人类不采取任何措施防范新冠病毒，任由新冠病毒淘汰那些无法适应该病毒的人，那么久而久之新冠病毒对人类的致命性也会大幅下降，从而与人类建立共生关系。但是，根据伦理，人类不能任由该自然选择的发生，所以人类需要通过预防、治疗等手段“消灭病毒”，而不是“与病毒共生”。因此从人类的角度看来，新冠病毒等病毒始终具备致命性。

2. 病毒与人类共生范例

虽然新冠病毒等病毒对人类具有致命性，但人类作为一种有着万年历史的物种，也与许多病毒建立了共生关系。

（一）远古病毒与人类基因的贡献

胎盘是介于胎儿与母体之间进行物质交换的重要器官。研究表明，哺乳动物胎盘的形成与古代病毒的基因有关。

胎盘由滋养层细胞发育形成。卵细胞在受精后第5~6天开始植入子宫内膜，在第11~12天完成植入。在植入过程当中，胚泡的滋养层细胞快速增生并分化为两层，内层为单层、细胞间界限清楚的细胞，称为细胞滋养层（cytotrophoblast，CT）；外层为无细胞间界限的巨大融合细胞，称为合体滋养层（syncytiotrophoblast，ST）。其中，CT分裂产生的细胞不断融合入ST补充后者。在早期胚胎中，合体滋养层细胞是胎儿与母体之间物质交换的主要屏障。根据2000年McCoy等人发表在Nature上的文章，指导胎盘中合体滋养层形成的基因其实来源于远古病毒HERV-W。

HERV全称为人内源性逆转录缺陷病毒（human endogenous retrovirus），该种病毒于约2500万年前感染了人类祖先并将自身基因整合入人类祖先的基因中，在现代人类基因中约占8%。HERV家族中的HERV-W可编码一种名为合胞素（syncytin）的包膜蛋白，该合胞素具有促进滋养层细胞融合的功能（融合机制尚不清楚）。随着大量滋养层细胞融合为合胞体，合胞体内部出现许多小型空隙（滋养层陷窝，trophoblastic lacunae），在滋养层与子宫小血管相连后这些空隙会充满母体血液，导致滋养层细胞浸泡在母体血液中，有利于实现胎儿与母体之间的高效物质交换。

根据2019年Buchrieser等人发布于Science上的研究，一种名为干扰素诱导性跨膜蛋白（interferon-induced transmembrane protein，IFITM）的蛋白具有阻止病毒与细胞融合的作用。故IFITM可抑制HERV基因的表达，从而阻碍合体滋养层的形成，导致胎盘异常，大大提升了胎儿死亡率。这表明HERV病毒基因对人类的生存和繁殖具有重要意义。

（二）1型单纯疱疹病毒与人类的共生

1型单纯疱疹病毒（herpes simplex virus-1，HSV-1），是一种在人群中感染广泛的病毒。据估计，全球50岁以下的人中有67%都受到了HSV-1的感染，并且感染会延续终生。

HSV-1的传播以密切接触传播为主，其感染人体后会在神经细胞建立潜伏感染且不进行复制，因此HSV-1在潜伏期可逃避免疫系统和抗病毒药物的攻击。当机体免疫力下降时，如发烧、生理期或被其他病原体感染，潜伏的HSV病毒被激活，沿感觉神经到达其支配的上皮细胞中开始复制，引发局部疱疹，如口唇附近的成群水疱（中医称之为“上火”）。病发期HSV-1的传染性上升，但此时免疫系统可识别到病毒抗原。由于免疫应答，HSV-1往往发病时间短暂、症状轻微，8~10天即可痊愈，但免疫系统无法彻底清除潜伏的HSV病毒，故病症的复发概率很高。

由于HSV-1的潜伏性极高且引发症状轻微，HSV-1得以广泛感染人群并与人类长期共生。HSV-1的感染模式也是HSV-1病毒经过长期进化后选择的。

（三）乙肝病毒与人类的互相适应

乙肝病毒与人类的互相适应是近代病毒与人类进行共同进化的典型例子。

乙型肝炎病毒（hepatitis B virus, HBV）是引起乙型肝炎的病原体，研究表明，HBV本身对肝脏细胞无明显毒性，导致肝细胞受损的主要是人体自身的免疫应答。HBV进入人体后，与血液一起到达肝组织，进入肝细胞，然后开始复制。这一过程导致被感染肝细胞表面的抗原发生变化，免疫系统识别出抗原后，就会攻击肝细胞，导致肝细胞损伤，引起肝功能衰竭、肝硬化等病理变化。所以可以推出，如果免疫系统未对HBV感染的肝细胞做出应答，那么HBV就可以实现与人类共生。

19世纪80年代，因为医疗卫生条件简陋、家族遗传等因素，乙型肝炎在中国大流行。经过数十年后，乙肝患者的数量已经大大降低，而“无症状乙肝病毒携带者”逐渐成为社会关注的焦点。无症状HBV携带者是指乙肝表面抗原（HBsAg）呈阳性并持续6个月以上，但肝功能指标都正常的感染者。母婴传播、婴儿期感染、免疫力低下是无症状HBV携带者的主要成因，婴儿和免疫力低下者无免疫应答或免疫应答水平低下，故不会导致肝损伤或仅导致慢性肝损伤，从而使感染者表现为“无症状”。可以说，因为大面积的感染，导致HBV筛选出了可建立共生关系的人类。

但是，和其他与人类建立共生关系的病毒一样，HBV携带者体内的病毒仍具有一定的传染性，只要及时接受治疗并采取科学预防手段，HBV携带者也可以像健康个体一样照常工作和生活，且不会对他人造成影响。

3. 新冠病毒与人类的共生

新冠病毒与人类共生的实例即为无症状感染者。

2020年4月1日，中国卫生健康委员会首次通报了无症状感染者的相关信息。无症状感染者，全称为“新型冠状病毒无症状感染者”，是指受到新冠病毒感染、核酸检测呈阳性，但却没有表现出新冠肺炎临床症状的人。新冠肺炎无症状感染者主要分为两类：第一类是确诊患者，即临床症状较细微，没有发烧和咳嗽症状，但通过观察CT图像可发现异常;另一类是真正的无症状感染者，即没有任何症状表现，并且CT图像无异状，但核酸测试呈阳性。

目前，无症状感染者的成因尚未查明。有专家指出，新冠病毒善于伪装和隐藏，所谓“无症状”只是症状表现不明显，使用目前检测手段还无法找到。也有专家认为，无症状感染者的免疫力较强，感染病毒后两周之内不会生病，新冠病毒可以在其体内长期存在。

至于无症状感染者的传染性，钟南山、张文宏等专家表示，无症状感染者具有一定的传染风险，但具体传染性强弱、传播方式等尚待研究。

因为新冠病毒也在人群中大范围流行，参考乙肝病毒的例子，有理由推断：无症状感染者是新冠病毒在大面积感染中筛选出的共生宿主。证实了病毒与宿主共同进化的观点。

4. 人类病毒进化趋势分析

人类病毒是指能感染人体的病毒。病毒在自然情况下与其宿主呈现共同进化状态，但人类与其他宿主不同，因为人类可对病毒进行预防、治疗等主观干预。所以，病毒与人类的共同进化并不平衡。

如果某病毒使人体发病后会导致人类死亡，一方面宿主的死亡不利于病毒的传播，另一方面人类也会对此病毒进行强力干预，所以病毒要长期感染人类，其进化趋势应该趋向高传染、高潜伏、低死亡。

其中，低死亡是重点。事实证明，历史上死亡率高的病毒，如天花病毒、鼠疫杆菌、SARS病毒等，都被人类通过预防隔离或医学手段成功控制了，甚至连高传染高潜伏的新冠病毒，在中国已经基本被消灭了。所以，病毒要在人群中生存下来，其模式应该趋于与人类共生，即维持被感染人类的正常生活并伺机传播，如上文提到的单纯疱疹病毒，故无症状感染者或将成为病毒感染的主流。

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