禽流感的進化

　　柬埔寨鄉下有個10歲大的女孩開始發燒。過了5天，她被送往醫院，在重癥監護中熬過兩天之后，不治身亡。.
　　這個女孩是死于流感病毒H5N1的最新一起在案病例，這種病毒最早出現在1997年，間隔6年后在2003年重新爆發，迄今已造成人類感染的病例達606起，并導致357人死亡。
　　H5N1病毒在禽類動物中傳播，世界衛生組織懷疑，這個女孩在做飯時因接觸了生雞被感染。盡管人類并非H5N1的理想宿主，但禽流感病毒有時的確能夠設法適應，從而能夠輕易地在人群中傳播，結果會是災難性的。1918年出現的這種變異導致西班牙大流感，它在全球爆發的結果造成大約5000萬人死亡。
　　為了更好地了解H5N1出現類似變異的可能性，兩個科學家小組最近以雪貂為對象進行了實驗，培養出的病毒具備了通過空氣在雪貂之間傳染的能力。如果一種病毒株可以感染一只雪貂，理論上便有可能會傳染給其它哺乳動物，其中包括人類。
　　去年秋天，科學界爆發了一場激烈的爭辯，爭論的焦點集中在是否可以公開發表這項研究的細節；包括安全專家在內的一些人擔心，這些信息可能被用于開發生物武器。
　　經過數月的爭論，一個聯邦咨詢機構于3月份建議全文刊登這項研究的內容。《自然》雜志于5月份刊載了兩個具爭議性的論文之一；如今，《科學》雜志又發表了另一個小組的實驗結果。
　　這兩項實驗為我們提供了兩種例證，從理論上揭示了H5N1可能進化的路徑，從而變成可以在人際流行的病毒。
　　“這項工作很重要，”哈佛大學流行病學教授馬克?利布希施說。“它的最大貢獻就是打破了此前存在的有關H5N1不可能在哺乳動物之間傳播的認識誤區。現在我們知道了，這不僅可能，而且很嚴重。”
　　但是，這種病毒存在的事實未必一定意味著它將在實驗室外自由變異。流感病毒沖破物種界限的方式仍然是個謎。“我們知道發生這種情況，但我們同樣知道這很難做到，”國家衛生研究院病毒學家杰弗瑞?陶本伯格（Jeffery K. Taubenberger）博士說，他是研究1918年大流感的專家。
　　陶本伯格博士和其他研究人員警告說，迄今為止我們對這種病毒了解的情況并不足以讓我們確定H5N1在新論文中提及變異的兩種路徑，或者一種不同的方式變異的可能性有多大。他說：“不幸的是，我們對這種情況如何演變仍然一無所知。”
　　新發表的論文更直接明了地描述了這兩項實驗的情況。荷蘭伊拉茲馬斯醫療中心羅恩?傅希耶（Ron Fouchier）及其同事的研究工作是先從一名印尼患者身上分離出H5N1菌株，并改變了該病毒的基因。然后又將病毒變異體注入另一只雪貂體內，以積累更多變異體。經過5次基因突變后，病毒株開始擁有了通過空氣傳播的方式傳染雪貂個體的能力。
　　導致1918年流感大爆發的罪魁禍首也很可能是經過一系列突變的禽流感。在《科學》雜志上的另一篇論文中，劍橋大學進化生物學家德瑞克?史密斯（Derek Smith）及其同事探討了在自然環境中，H5N1能否輕易突變產生傅希耶博士發現的5中變異體。
　　他們發現在自然狀態下，其中的兩種變異體多次出現。在其中一組H5N1病毒粒群落中，其基因里呈現出這兩種變異，因此它們只需再發生3次變異即可在哺乳動物個體之間傳播。
　　為驗證這種可能性的大小，他們依據流感病毒的已知信息編制了一個數學模型。
　　一次流感病毒感染在幾天內便可產生1000億新的病毒粒。由于這些病毒具有很高的變異率，每種新毒株都與其親代略有不同。史密斯博士和他的同事們發現在合理的條件下，流感病毒在單人單次感染中難以獲得最終的3次變異。
　　但是準確界定幾率是件非常棘手的事。
　　“如果我們走運的話，發生幾率是千分之一，”史密斯博士說。“或者是百萬分之一，而且需要很長時間。”
　　美國威斯康辛大學的河岡義裕及其同事在《自然》雜志上發表的論文則提供了人際傳染的H5N1發生的另外一個途徑，這種變異方式與一種病毒的性交（或稱“基因重組”）有關。
　　有時兩種病毒會同時侵入同一宿主細胞。兩個病毒基因組均會在這個細胞內得到復制，它們在組裝進蛋白衣殼時混雜在一起。
　　這個“重組”過程每年都會在某個患者同時感染不同的人類流感病毒株時發生。比較鮮見的情況下，通常感染不同物種的病毒也會發生這種重組。在過去100年里，1918年的病毒株已經周期性地多次與禽流感重組，從而導致新的病毒流行。
　　河岡義裕教授及其同事將人類流感病毒基因與一個H5N1基因混合后產生一種蛋白衣殼由此使得病毒粒能夠利用它侵入宿主細胞。他們發現經過重組后，這個病毒只需4次突變即可在雪貂個體間傳播。
　　沒人知道H5N1與人類流感病毒基因重組的概率會有多大。所有的研究人員只知道到目前為止，沒有，或者還沒有發現H5N1與人類流感病毒基因混合體的實例。
　　史密斯博士說：“對此我們議論的很少，因為對出現這種情況的可能性一無所知。”
　　人們對流感知之甚少一事并不新鮮。在刊于《科學》雜志上的一篇評論中，利布希施及其同事指出，流感病毒的進化總能出其不意，令我們陷于被動。它對達菲這類抗病毒藥產生抗藥性就是在毫無征兆的情況下出現的。
　　在實驗過程中培養的病毒具有相對溫和的傳染性，但利布希施博士并未因此而感到寬慰。科學家們無法解釋為什么他們培養的病毒傳染性較弱，而一旦脫離培養環境，它們便可能繼續進化，變得容易傳播和更具殺傷力。
　　科學家們繪制出了H5N1可能成為人流感的兩種可能路徑，但幾乎可以肯定的是，它們并非僅有的兩種。在任何禽流感需要多少次突變就能感染人類方面，目前還沒有一個明確清單。
　　國家過敏和傳染病研究所主任安東尼?弗奇博士希望科學家們能就潛在的突變種類列出盡可能長的清單，并進一步找到使H5N1發生變異的共性。只有這樣，人們才能夠在監控新型毒株時鑒別出即將侵入人類的跡象。
　　“從監控的角度說，那才是真正具有突破性的進展，”他說。“我不知道是否能做到，但積累知識并在科學界廣泛分享是我們獲知真相的唯一出路