为什么有些病毒可以跨物种传播，而有些病毒却不行？ Vigorous Cooler，夏天来了 首先跨物种要分类好，细菌、古细菌、植物、动物都可以被病毒感染，但是引起人类患病的只有动物病毒中极少的一部分，所以下面只就这一种情况进行讨论。 【From: Fundamentals of Molecular Virology (2ndED)，普通病毒学】 正常情况下病毒感染的宿主是一定的，比如已经根除的天花病毒的宿主只有人，而有些病毒则同时感染人和动物，而大部分病毒只感染动物。《病毒学概览 》 里的观点是，病毒的进化路径是：其他动物病毒——人兽共患病毒——人专性病毒。很自然，这是以人为中心的观点得出的结论，但也符合我们的认知。 这三种病毒的代表，我各举几个例子： 其他动物病毒—— 动物的种类很多，有哺乳动物，有节肢动物，有爬行动物，有鸟类等等。比如只感染昆虫的杆状病毒，这对人一点感染性也没有，现实中用杆状病毒载体进行相关蛋白的表达也很常见。再比如，1997 年前认为的禽流感病毒（后边详述）只感染鸟类（包括家禽）。 人兽共患病毒—— 多种病毒可以同时感染人和动物，通常情况下这种疾病称为“人兽共患病”，其中细菌、病毒都可以引起这种疾病。 病毒方面，比如引起肾综合征出血热的汉滩病毒，这种病毒的主要宿主是黑线姬鼠，正常情况下，老鼠感染后不发病，只有轻微症状，说明病毒在长期的进化中已经和啮齿类动物达成了平衡。但是如果人接触到这种病毒就可能会引起肾综合征出血热，死亡率在 5%左右。 人专性病毒——除了上面提到的天花，我们《医学微生物》上很大一部分的病毒都是专性感染人的，比如小时候大家吃糖丸预防的脊髓灰质炎病毒，比如最近北京爆出来的一栋楼里感染很多人的麻疹病毒，比如前几天在专栏里写的风疹病毒 Rubella virus等等。 因为没有病毒的化石（估计有，也都忽略了，P.S. 病毒实在太小了）。按照病毒的进化路径（其他动物病毒——人兽共患病毒——人专性病毒）来说一下禽流感病毒。 最早病毒学界认为禽流感不会直接感染人的，所以 1997 年香港的禽流感疫情在学界还是引起了很大的争论，不过毕竟事实就是事实，不相信也得承认。 先说一下(甲型)流感病毒，首先流感可以分为甲、乙、丙三型，但引起人类大规模流行的只有甲型。其基因组有 8 个节段，可以自由组合。流感病毒正常情况下是在鸟类中进行传播的，可是流感病毒也可以感染一种重要的中间宿主——猪（广袤的中华大地有多少？而且猪也有自己的流感病毒）。猪和人之间的接触又可以将病毒从猪传播到人（人也有流行的流感病毒）。通过可能的流感病毒间鸟 - 猪、猪 - 人的组合，就很有可能出现一种全新的在人之间流行的大流感。 【From: 病毒学概览】 ——— 以上为一些背景 ——— 所以回到题目“为什么有些病毒可以跨物种传播，而有些病毒却不行？” 为什么？ 【1】首先跨物种不能太远。古细菌的病毒肯定感染不了人。 【2】其次，病毒要有机会跨物种。比如流感的跨物种：候鸟拉的粪便落到水里，被猪喝了，人喂猪的时候又吸入了猪呼出的病毒，Done！再比如去年西非的埃博拉病毒肆虐，已经有文章表示可能找到了源头【传播埃博拉病毒的元凶找到了，食果蝙蝠被冤枉了？】。从专业角度来看，我个人觉得这是比较可信的。 【3】最后，跨物种成功的病毒要能够尽快突变出能够在跨过来的物种内进行传播的能力。比如 1997 年的禽流感病毒 H5N1 只有接触鸡的人才被感染，可是到了近年的 H7N9 已经进化到可以在人之间传播了，中间的弯弯道道，高福院士的文章里已经说的很明白了，有机会再详述吧。还有，去年早期在中东暴发流行的的类似 SARS 的冠状病毒（MERS-CoV），刚开始只是接触骆驼的人被感染，可是到后期就有轻微的人际传播了，不过比 SARS 还是要差了不是一点半点，所幸疫情没有扩大。 H7N9？ 【From: Enabling the 'host jump': structural determinants of receptor-binding specificity in influenza A viruses】甲型流感病毒的基因组是 8 个节段的负链 RNA，病毒进入细胞是通过其糖蛋白（HA）结合细胞上的受体，进入细胞进行基因组的复制和相关蛋白的表达，直到生成足够多的原料；完了之后这些蛋白和基因组 RNA 又在细胞里组合，最后在细胞表面出芽释放。 H7N9 病毒是一种甲型流感病毒，利用病毒表面的糖蛋白 HA（血凝素）结合呼吸道上的受体唾液酸（Sialic acid），H7N9 的进化就是它的 HA 结合唾液酸的那段肽发生了变异。肽段分为三部分：220-loop（圈圈）、130-loop（圈圈）和 190-helix（螺旋），形成一个口袋样的结构。正常情况下，HA 的受体——糖苷可以分为两类：禽类和人类。两个采用的糖苷键是不一样的：禽类是α2,3 而人的是α2,6。而受体上的有三种糖可以和病毒结合：末端的唾液酸 SA1、半乳糖 Gal（在唾液酸的 2 位）和 N- 乙酰氨基葡萄糖（唾液酸的 3 位），两种受体结合 HA 的时候，唾液酸糖苷键构型发生的变化是不一样的（图上右下角两个小图），其中一个是顺式，一个是反式。 The HA receptor analogues can be categorized into two types: theavian receptor analogue (α2,3-linked sialylated glycan receptor) (part b) and the human receptor analogue (α2,6-linked sialylated glycan receptor) (part c). Sialylated glycans of the host receptors that influenza viruses bind to contain the three terminal saccharides: the terminal sialic acid SA1, the galactose ring Gal2 (at position two relative to SA) and N-acetylglucosamine GlcNAc3 (at position three relative to SA). When bound by HA, the α2,3-linked SA receptor adopts a trans-conformation and the hydrophilic glycosidic oxygen atom faces the 220-loop in the receptor-binding site (part b), whereas the α2,6-linked SA receptor adopts acis-conformation and the hydrophobic C6 atom points towards the 220-loop (part c). 参考资料： [1]《病毒学概览》化学工业出版社，2006-1； [2]《医学微生物》人民卫生出版社，第 8 版； [3]《普通病毒学》科学出版社，2002-1； [4] Fundamentals of Molecular Virology (2ndED) [5] http://www.nature.com/nrmicro/journal/v12/n12/full/nrmicro3362.html 查看知乎原文
