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為何蝙蝠感染冠狀病毒無發病? 科學家重組基因排序發現…

2020/7/23 — 15:42

圖片素材來源:James Wainscoat, Unsplash

圖片素材來源:James Wainscoat, Unsplash

導致武漢肺炎 (COVID-19) 的冠狀病毒 SARS-CoV-2 至今已累積感染全球逾 1,500 萬人,造成 62 萬人病死。不過,被指是病毒源頭、與人類同樣是哺乳類動物的蝙蝠,過去一直有感染不同的冠狀病毒,而不會出現病徵,甚至仍然健康,到底其免疫系統有甚麼特別之處,能否被人類開發應用相關機制應對疫情?

最新刊於《自然》的研究,指成功將 6 種蝙蝠基因組排序,顯示蝙蝠在過去 6,500 萬年的演化中一直比病毒更「聰明」。

現時人類已知有 1,400 多種蝙蝠,是地球上第二大最高多樣性的哺乳類動物,牠們生活在除南極洲以外的每個大陸上,體重可由 2 克到 1,000 克以上不等;牠們懂得飛行,以迴聲定位覓食,有些品種壽命更長達 41 年,對於同等大小的動物來說是非常長壽。人類也已知牠們身上攜帶許多不同種類的病毒,包括冠狀病毒,而不會影響其健康。

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為了找出蝙蝠健康的秘密,有國際團隊於 2017 年啟動了 Bat1k 計劃,對所有蝙蝠物種的基因組進行排序,而團隊經兩年時間,已完成其中 6 種蝙蝠基因組排序。

有參與研究工作的 EcoHealth Alliance 科學與外展部副總裁 Jonathan Epstein 指,新排序的基因組比此前的蝙蝠基因組更完善、更準確,能有助研究人員與包括人在內的其他動物進行了更好的比較。 EcoHealth Alliance 是專門研究新病毒和預防大流行疾病的非牟利組織。

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蝙蝠與其他哺乳類動物關係

Bat1K 團隊已將新的蝙蝠基因組與從海牛到人類的 42 種哺乳類動物基因組進行對比。團隊發現,蝙蝠的最近親不是樹鼩、鼯猴,甚至不是過去有人提出過的老鼠。取而代之的是,蝙蝠早就「自成一國」,牠們與其他哺乳類動物也有共同祖先,但該些哺乳動物最終演變成馬、穿山甲、鯨魚和狗。

進一步的分析表明,蝙蝠已經停用至少 10 個其他哺乳類動物用來引致發炎反應對抗感染的基因,但牠們還具有抗病毒基因的額外副本和修飾 (modification) ,或可解釋到蝙蝠對不同病原體的高度抗性。此外,過去病毒感染的 DNA 片段也散落在蝙蝠的基因組,這些片段相信是病毒在複製時意外整合到蝙蝠基因組上。

無參與研究的耶魯大學分子演化學家 Laurel Yohe 形容,這些非蝙蝠基因留下了「病歷」,是過去感染的日記。研究團隊則指,「日記」顯示隨著時間推移,蝙蝠的病毒感染率可能超過所有其他哺乳類動物,甚至曾感染過被認為只攻擊鳥類的病毒。

西雅圖華盛頓大學演化生物學家 Sharlene Santana 表示,發現突顯了蝙蝠比其他哺乳類動物更有效地忍受病毒感染,以及感染後繼續存活的能力。

迴聲定位演化起源

研究亦解決蝙蝠迴聲定位的演化起源。過去有學者認為,蝙蝠演化史較後期才發展出迴聲定位,甚至曾出現兩次的演化,但 Bat1K 團隊指,是次研究中 5 種已基因排序、使用迴聲定位的蝙蝠,具有幾個與聽力有關基因的相同版本,表明這些版本的基因可能在蝙蝠祖先中已演化出來。

Bat1K 團隊計劃明年再對 27 種蝙蝠進行基因組排序,即每一科 (family) 一種蝙蝠。計劃共同創始人、都柏林大學動物學家 Emma Teeling 表示,團隊正籌集資金來完成其餘的工作。

來源:
Science, How bats have outsmarted viruses—including coronaviruses—for 65 million years, 22 July 2020

報告:
Jebb, D., Huang, Z., Pippel, M. & et al. (2020). Six reference-quality genomes reveal evolution of bat adaptations. Nature 583, 578–584. doi: 10.1038/s41586-020-2486-3

文/Alan Chiu

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