Cell | 揭示病毒適應(yīng)跨物種傳播并非總是需要“預(yù)演”

在過去的幾十年里，人類目睹了從埃博拉到猴痘等多次改變世界的病毒爆發(fā)。科學界長期存在一個核心爭議：一種病毒從野生動物躍遷到人類，究竟是需要經(jīng)歷漫長的“適應(yīng)性訓練”，還是某些病毒生來就具備了在大流行中“即插即用”的能力？2026 年 4 月，頂級學術(shù)期刊 《Cell》 發(fā)表了一項由 Jennifer L. Havens 及其團隊完成的里程碑式研究 。通過對病毒基因組自然選擇動態(tài)的深入剖析，研究者們發(fā)現(xiàn)：病毒適應(yīng)并不是新型人畜共患病毒爆發(fā)的必然先兆。

長期以來，傳統(tǒng)的流行病學框架認為，動物病毒必須在宿主庫、中間宿主或最初的人際“口吃式”傳播中，通過定向自然選擇演化出感染人類細胞并持續(xù)傳播的能力 。這種觀點認為，病毒需要一套特定的“裝備”才能突破物種屏障。然而，Havens 等人的研究給出了截然不同的答案 。通過對埃博拉病毒、馬爾堡病毒、mpox（猴痘）病毒以及 SARS-CoV-2 的分析，研究發(fā)現(xiàn)這些病毒在進入人類群體之前的演化主干上，其選擇強度與在原始動物宿主中幾乎完全一致 。

為了追蹤病毒在爆發(fā)前的“秘密足跡”，研究人員利用了一個名為 RELAX 的系統(tǒng)發(fā)育框架 。該框架通過計算非同義替代率（dN）與同義替代率（dS）的比率 \omega 來衡量選擇壓力 。其中，\omega < 1 指向純化選擇，意味著病毒在去除有害變異；而 \omega > 1指向正向多樣化選擇 。研究團隊引入了一個關(guān)鍵參數(shù) K（選擇強度），當 K < 1 時代表選擇放松，當K > 1時代表選擇強化 。研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)自然爆發(fā)的病毒中，直到它們在人類中首次顯現(xiàn)，其基因組受到的選擇信號與在原始動物宿主（如蝙蝠或豬）中幾乎沒有區(qū)別 。

研究重點分析了 2009 年 H1N1 流感大流行、西非埃博拉疫情和 SARS-CoV-2 。結(jié)果顯示，在這些病毒從動物傳播給人類的關(guān)鍵“主干”進化分支上，并沒有檢測到顯著的選擇強度改變 。以 SARS-CoV-2 為例，在其進入人類之前的 15 個非重組區(qū)域中，均未發(fā)現(xiàn)選擇強化或放松的證據(jù) 。這表明，人類面臨的許多病毒可能已經(jīng)在自然宿主中進化成了“通用型”病原體，無需額外的預(yù)演就能直接在人類間引發(fā)大流行 。

雖然大多數(shù)病毒沒有“預(yù)演”，但研究中出現(xiàn)了一個顯著的例外：研究發(fā)現(xiàn)，當 SARS-CoV 在中間宿主中傳播時，其選擇強度發(fā)生了顯著的放松（K = 0.65, p < 0.01） 。這種信號反映了病毒在適應(yīng)新宿主過程中經(jīng)歷的演化波動。相比之下，SARS-CoV-2 的起源中并未檢測到類似的長期中間宿主選擇信號 。這意味著，如果 SARS-CoV-2 確實經(jīng)過了某種中間宿主，其停留時間必定非常短暫，以至于沒有在基因組中留下可檢測的選擇“指紋” 。

該項研究最引人注目的發(fā)現(xiàn)之一是對1977 年 H1N1 流感重新出現(xiàn)的溯源 。通過對比，研究人員建立了一套識別“人工軌跡”的標準：在實驗室環(huán)境或疫苗減毒過程中，由于脫離了復(fù)雜的自然免疫壓力，病毒的選擇壓力通常會劇烈放松 。分析顯示，1977 年重現(xiàn)的 H1N1 流感在爆發(fā)前的演化動態(tài)與 實驗室傳代 的特征高度吻合（K = 0.71, p = 0.043） 。這一發(fā)現(xiàn)為該病毒源于疫苗試驗相關(guān)的實驗室逃逸這一假說提供了強有力的分子生物學證據(jù) 。

為了驗證模型的可靠性，研究人員還測試了麻疹和腮腺炎疫苗株、人工傳代的冠狀病毒以及專門針對雪貂傳播進行人工選擇的H5N1 病毒。在所有實驗室干預(yù)的案例中，RELAX 框架均成功捕捉到了顯著的選擇強度改變 。這證明了該工具在區(qū)分自然起源與人工起源方面的強大威力 。然而，這項研究也向公共衛(wèi)生發(fā)出了警示：既然許多大流行病毒在跳躍前不需要適應(yīng)性演化，那么傳統(tǒng)的“監(jiān)控變異預(yù)測大流行”可能存在盲區(qū) 。

這項發(fā)表在《Cell》上的深度研究揭示了一個冷酷的現(xiàn)實：大流行的發(fā)生往往并非因為病毒“變強了”，而是因為我們與已經(jīng)“準備就緒”的病毒接觸了 。人類頻繁暴露于各種動物病毒中，而最終導(dǎo)致爆發(fā)的，往往是那些恰好具備跨物種傳播能力的病毒 。利用多區(qū)域 RELAX 框架，我們現(xiàn)在可以更快地評估新型病毒的起源背景 。未來，與其守株待兔式地等待病毒突變，不如將重點轉(zhuǎn)向加強對人畜界面的物理隔離與監(jiān)測，從源頭切斷這些“即插即用”病毒的入侵路徑 。