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科学家研究蝙蝠找到研制抗致命病毒灵感

2013-02-03 13:35:54 来源: 新京报(北京)
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核心提示:作为全球携带病毒最多的动物之一,蝙蝠自己却“百毒不侵”,这些“异类”特质,为我们揭开蝙蝠身上的疑团提供了有益的洞见,同时为人类对抗致命病毒、抗癌找到了灵感。

蝙蝠的确是动物世界的异类,或能称为“进化论的奇迹”,达尔文在《物种起源》中感叹“从不能飞的原始哺乳动物进化为能飞的蝙蝠是不可思议的。”作为全球携带病毒最多的动物之一,蝙蝠自己却“百毒不侵”,这些“异类”特质,也吸引着科学家们孜孜不倦的研究。2012年12月,《科学》杂志上发表的一项研究成果,为我们揭开蝙蝠身上的疑团提供了有益的洞见,同时为人类对抗致命病毒、抗癌找到了灵感。

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携带数十种致命病毒

蝙蝠几乎和恐龙同时代,在地球上已经生存了8800万年,是地球上数量最多、分布最为广泛的哺乳动物之一。

同时蝙蝠也是唯一会飞行的哺乳动物,体形不大却寿命奇长,可以轻轻松松活到20岁,将与它体形大小差不多的哺乳动物远远甩在身后。

这个动物界的异类还是多种人畜共患病毒的天然宿主,其能够携带埃博拉、SARS病毒等数十种致命病毒,作为全球携带病毒最多的动物之一,而它自己,却“百毒不侵”,很少因感染病毒而死。《科学》杂志刊载的一项研究结果认为,这与蝙蝠的基因有关。

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基因突变提升抗毒能力

针对蝙蝠基因的这项研究从2011年开始,耗时近一年,由深圳华大基因研究院、澳大利亚动物健康研究所、中科院武汉病毒所、美国海军医学研究中心等单位联手合作完成。科研人员选取了两种亲缘关系较远的蝙蝠——大蝙蝠中央狐蝠和小蝙蝠大卫鼠耳蝠,并对其进行了全基因组测序。

华大基因动植物研究组分析员、蝙蝠基因组项目主要负责人黄智勇向新京报记者介绍,之所以选择这两种蝙蝠,是因为这两种蝙蝠差别较大,从而使得研究能够有更为广泛的代表性。(蝙蝠从形态学来划分,可简单分为大蝙蝠和小蝙蝠两种,研究选择的正是两种比较典型的代表。)

研究发现,蝙蝠强大的抗病毒能力是根植于它的基因里的。对蝙蝠的哺乳动物天然免疫系统相关的60多个基因进行对比,不管是哪种蝙蝠,它的基因接近一半都发生了快速进化,也就是说它们的基因序列相对于其他物种已经发生了较多的“特有突变”,而这些突变可能导致基因的功能发生变化,从而可能使蝙蝠拥有更强的抵御病毒的能力。

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基因不完整成就“抗病毒高手”

在研究基因快速进化的同时,研究人员还发现,这两种蝙蝠,体内都丢失了一个包含“PYHIN基因家族”的基因片段,而这一基因家族是哺乳动物内普遍存在的一种基因,在个体的免疫通路中对病毒起反应有重要的作用,丢失这个基因家族,就等于蝙蝠的身体没有途径对病毒进行反应,这也可能从另一方面更加增强了蝙蝠的抗病毒能力。

同时,研究人员还发现,蝙蝠体内有一些与免疫相关的基因发生了不同程度的扩张收缩,即基因的拷贝数和其他物种有一定的差异。这三点形成的共同作用,令蝙蝠成为了抗御病毒的高手。

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疫苗从蝙蝠免疫系统找灵感

那蝙蝠是不是真的“百毒不侵”呢?黄智勇强调,其实蝙蝠也并非完全“百毒不侵”,已经有实验研究证实,至少蝙蝠是会感染狂犬病毒的。不同的是,人或其他动物感染狂犬病毒后,如不及时救治就会致命,而蝙蝠感染狂犬病毒后只是会有发热等症状,却并不会死掉;至于其他病毒,蝙蝠事实上感染的几率比较小。

澳洲动物健康实验室的研究人员克瑞思·柯立德说,搞清楚蝙蝠抗病的原理后,他们打算设计一种新药来减轻人类的炎症反应。这种抗炎药将从蝙蝠抑制过度免疫中寻找灵感,也可能直接针对DNA特定片段进行基因治疗。

黄智勇说,最终希望研究成果可以应用在临床上,“制造一些疫苗和药物,对人类的抗病毒起到一定的帮助。”华大基因该项目主持人张国捷研究员表示:“蝙蝠是大量对人类具有极大危害的病毒的重要载体,基因组学层面的比较分析,将为我们了解蝙蝠自身的免疫系统和病毒防卫机制提供重要的工具。”

■ 蝙蝠基因研究

蝙蝠的长寿秘诀

蝙蝠是唯一演化出具有真正飞行能力的哺乳动物。但是飞行也要付出“代价”,通常而言,飞行会消耗掉很多能量,身体在生产能量的过程中,会伴随DNA损伤、细胞凋亡等负面后果,可能也会因此减少生物的寿命。蝙蝠为何能够不受影响而如此长寿呢?这也要归功于蝙蝠体内的“特异”基因。

研究人员发现,蝙蝠体内的DNA修复通路中大部分基因也发生了快速进化,从而产生了一种“抵消”作用,弥补消耗能量时对DNA造成的损伤。

研究中还有一个意外的发现,蝙蝠这些快速进化的基因中还包括了TP53这个经典的抑癌因子,这个基因和肿瘤有关,并能修复受损的DNA,许多人类癌症中都发现了TP53的失活或缺失。这一发现可能为研究抗癌提供助益。

■ 蝙蝠基因研究

八千万年前,蝙蝠和马是一家?

长期以来,蝙蝠的起源问题一直是广为探讨的话题,除了大小蝙蝠的单起源和双起源两种假说的争论,蝙蝠到底和哪种物种最近也是大家热议的话题。在本项研究中,研究人员通过对蝙蝠的基因序列与其他哺乳动物的基因进行比较,结果令人“惊诧”:蝙蝠和马亲缘关系最近,可能起源于同一个最近的祖先。

研究人员选取了八种哺乳动物:猫、狗、马、牛、人、恒河猴、大鼠和小鼠,与蝙蝠进行比较。通过对蛋白序列,核苷酸序列等多方面的比较分析,发现所有的序列证据都支持两种蝙蝠来自同一祖先,即证实了蝙蝠的单起源学说,同时所有的结果都显示蝙蝠和马的亲缘关系是最近的,二者大约在8800万年前发生了分化。

顾纯 本文来源:新京报 作者:高美 责任编辑:王晓易_NE0011
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