蝙蝠这种古老的动物生存至今,是因为它有强大的免疫力吗?

这个问题我前几天已经写过一篇文章了,看的人不多,今天借着回答读者提问再说一下。简而言之,蝙蝠携带那么多病毒却不生病,并不是它的免疫力有多强,而是因为它的免疫系统比较特殊。与生态、进化等方方面面都有关系。

树上倒挂着的蝙蝠

特殊的免疫系统

人和多数哺乳动物遇到入侵的病毒都如临大敌一般,激活强烈的炎症反应,非把病毒彻底杀灭不可。炎症反应是“杀敌一千,自损八百”,在杀死病毒的同时,大量的细胞也被杀死了,炎症的外在表现就是红肿、疼痛和发热,大家都有过扁桃体发炎的经历吧。而蝙蝠的炎症反应是被削弱的,病毒被允许继续在蝙蝠细胞内存活,与蝙蝠和平共处。

之所以有这种不同,是因为蝙蝠缺乏细胞质DNA感受器和炎症小体这两类关键蛋白。前者作用是识别细胞质内裸露的核酸(病毒在细胞内就是以裸露核酸形式存在的),后者作用是激活炎症反应。所以蝙蝠的炎症反应比较弱。

蝙蝠和人体炎症反应比较,面对相同的病毒,蝙蝠炎症比较轻,人体炎症却很强烈

这是蝙蝠的一种自我保护机制,作为哺乳动物中唯一会飞的,蝙蝠代谢水平很高,细胞质内经常有受损伤的DNA片段。因此,蝙蝠就降低了对游离DNA片段的敏感性,以避免对正常机体造成误伤。

有的病毒感染并不直接导致动物死亡,反而是过激的炎症反应严重损伤了机体。遇上特厉害的病毒,如果免疫系统筋疲力尽还不能彻底将其消灭,这时候病毒卷土重来或细菌乘虚而入,人体将毫无抵抗力。因此,蝙蝠削弱炎症反应与病毒共存的做法是很高明的。

飞行的蝙蝠

病毒会不会在蝙蝠细胞内大量增殖,对蝙蝠不利呢?答案是不会。因为蝙蝠虽然不会产生过激的炎症反应,但它平时就保持着高水平的干扰素,不怕病毒来犯。

下面将蝙蝠和人类细胞面对病毒入侵时的不同反应做一下对比。病毒入侵后会进行复制和表达,产生毒蛋白,人体细胞内的干扰素都被病毒破坏了。而蝙蝠细胞内干扰素水平很高,一部分被病毒的毒蛋白破坏了,另一部分还能发挥作用,足以抑制住病毒的增殖了。

蝙蝠和人类细胞面临相同病毒的不同反应

最后,被感染的人体细胞中释放出高浓度的病毒,引发强烈炎症反应。而蝙蝠细胞中病毒只能以低浓度存在,只会引发轻度炎症。

把蝙蝠和人类比作两个学生,前者日常就很用功,知识扎实(高水平干扰素),后者平时不好好学习,临近考试才熬夜复习(过激的炎症)。前者当然能轻易通过考试,后者只有当考试题不难(毒性较弱的病毒)才能应付过去,遇上很难的考试(毒性强的病毒)就挂科了。临考前的熬夜复习还可能伤了身体(炎症对身体的损伤)。

飞行的病毒库

病毒是不能脱离细胞而独自存活的,宿主的死亡就意味着病毒的死亡。因此,在自然选择的压力下,病毒的毒性会越来越弱,最终实现与宿主的和平共存。病毒中最成功的例子就是内源性病毒,它们的基因已经整合到宿主基因组中,随着宿主基因的复制而复制,并在宿主中代代遗传,不会对宿主造成任何危害,这样的病毒人体内也有很多。

蝙蝠在空中飞翔

病毒对原生宿主总是友好的,至少是非致命的,但对新宿主却往往是灾难性的。在这些方面,蝙蝠和其他野生动物没什么不同。每种生物体内都有自己的病毒库,蝙蝠也并非百毒不侵,例如狂犬病毒就会导致蝙蝠严重患病甚至死亡。

但是,与其他野生动物相比,蝙蝠的病毒似乎对人类特别致命,可怕的埃博拉病毒、马尔堡病毒、亨德拉病毒和尼帕病毒,在蝙蝠体内均有发现。这是为什么呢?

第一,蝙蝠会飞,能比其他哺乳动物接触到更多病毒,而它毕竟是哺乳动物,病毒受体基本是相通的。鸟类同样会飞,但鸟类的病毒很难进入人体细胞,因为细胞膜上没有相应受体,蝙蝠就可以。所以,有专家说蝙蝠对人类来说是个飞行的病毒库。

第二,与同样传播病毒的老鼠相比,蝙蝠的群居性更强,而且不同种类的蝙蝠有混居的习性,很容易发生交叉感染,多种蝙蝠甚至整个翼手目都共享一个病毒库。因此,蝙蝠体内拥有比老鼠更多的危险病毒。

漫天飞舞的蝙蝠

第三,蝙蝠的原生病毒库长期以来在哺乳动物中特别封闭。蝙蝠会飞,加上长期以来栖息在其他哺乳动物很少出没的地方,因此一直是缺乏哺乳动物天敌的,它的天敌主要是猛禽。越陌生的病毒就越致命,人类食用蝙蝠如同打开“潘多拉盒子”。

第四,体温原因。多数哺乳动物以及人类体温都是37℃,蝙蝠却是40℃,它体内的病毒早已适应了高温。当人体试图通过发烧和炎症杀死病毒的时候,这些来自蝙蝠体内的病毒却像回家一样舒服。

古老的“活化石”?

有人说蝙蝠体内病毒多而且抗病毒能力强,是因为它古老,甚至说它是幸存至今的史前动物,这是不正确的。现存的所有生物都有相同长度的进化历史,谈不上谁更古老。蝙蝠与人类所属的灵长目动物一样,都起源于恐龙时代晚期,发扬光大是在恐龙灭绝以后。

伊神蝠复原图,生活在距今5250万年前

所谓活化石,就是孑遗生物,指的是一种生物的近缘种都已经灭绝,而自身仍保持祖征,比如大熊猫。蝙蝠作为一个目级的大单位有1200多种,其最近的亲戚食肉目和有蹄类至今仍很繁盛,显然不符合活化石的定义。

正确的表述是,蝙蝠的进化比较缓慢,5000万年前发现的蝙蝠化石已经基本是今天这个样子了。这说明蝙蝠在演化初期就找到了适合的生态位,之后没有做太多调整。作为哺乳动物唯一的空军,蝙蝠非常成功,翼手目种类占现存哺乳纲总数的23%,为仅次于啮齿目(老鼠)的第二大目,就是很好的证明。