当我们第一次得知 COVID-19 时，头条新闻就宣称该病毒已经在人类中像野火一样蔓延。但如果有一种方法可以在这些病毒在人类之间有效传播之前就将其捕获呢？
在上个月发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，科学家们提出了一种方法。通过密切监测猪场中一种新型猪流感病毒株的移动，他们希望能够了解在病毒对人类造成破坏之前将其捕获的方法。
在此过程中，科学家们发现了一种名为 G4 的新型猪流感病毒。它是三种现有病毒的混合体——禽流感病毒、导致 2009 年大流行的猪流感病毒，以及另一种北美猪流感病毒，该病毒是禽类、猪类和人类病毒基因的混合体。这种病毒基因的混合，称为基因重组，比你想象的更常见。任何遗传物质由 RNA 组成的病毒，例如流感病毒和新型冠状病毒，都进化出了这种强大的进化工具。当不同的流感病毒感染同一个细胞时，它们会混合各自的基因片段，形成一种新病毒——一种通常具有更强从动物宿主跳跃到人类能力的新病毒。
而这正是科学家们在新研究中与猪接触时发生的情况。它们在猪圈里近距离挤在一起，但猪也经常与鸟类和人类接触。“有野生鸟类接触到猪，”哥伦比亚大学病毒学家 Angela Rasmussen 说。“然后这些猪又接触到在农场工作的与人类。”暴露于人类和鸟类病毒，猪就变成了这些病毒的“混合容器”，从而形成了像 G4 这样的拼凑病毒。
那么我们应该担心这种病毒在人类中快速传播吗？国家卫生研究院的进化生物学家 Martha Nelson 表示，这项研究本身并不是另一个大流行病即将来临的宣告。“这是一种具有从猪传播到人类的病毒所有特征的病毒，”Nelson 说，但目前没有证据表明人际传播。“我认为关键在于我们应该关注它。”虽然 G4 病毒已经感染了几名养猪工人，但尚未在人与人之间传播。这是一个关键的区别。“很难说我们是否应该担心这种特定的病毒株，”Rasmussen 说。
要确定这种新型病毒的轨迹并非易事。从 2011 年到 2018 年，中国十个省份的科学家对从猪身上采集的 30,000 份鼻拭子进行了分析。他们最终分离出 179 种不同的猪流感病毒——并发现，在 2016 年之后的几年里，这些病毒的大部分都是 G4。它已迅速成为所有十个省份的主导病毒株。
虽然它在这些动物中广泛传播，但如果它一旦跳到人类身上，将会非常棘手。重组病毒的禽流感基因组部分构成了巨大风险，因为人类对其的免疫力知之甚少。此外，还包含 2009 年大流行的同一株猪流感病毒，该病毒导致了近五十万例确诊人类病例，这使得 G4 对感染人类细胞更具适应性。
长话短说，我们还不能放松警惕。为了防止另一种病毒在我们眼皮底下传播，这些科学家呼吁对这些病原体进行实时监测。通过监测我们的牲畜种群，特别是猪，我们可以降低另一种病毒进行可怕的动物传播到人类，最终人际传播的风险。
一场概率游戏
然而，监测地球上的猪种群并非易事。例如，中国拥有3.104 亿头猪，占全球猪种群的近一半。随着流感在猪体内重组的能力，可能性是无限的。“您可以拥有多个基因组交换整个基因组部分，以创建新的嵌合病毒，”Nelson 说。
任何饲养大量猪的国家，如美国和巴西，都会增加这些病毒基因重组“化粪池”的风险——这会危及养猪工人，他们随后会成为病毒传播给其他人的人类宿主。
猪是人类适应性病毒最常见的宿主之一，与鸟类和蝙蝠并列，不仅因为它们数量众多——而且因为它们的生物学特性。它们呼吸道内壁的细胞与人类的细胞非常相似。猪在其上呼吸道的细胞表面具有禽流感病毒和猪/人类流感病毒的受体，称为唾液酸受体。“如果一种禽类病毒进入猪体内，并适应了猪的唾液酸受体，这意味着它可能更有效地感染人类，”Nelson 说。
此外，该病毒非常容易发生突变，这会产生可能使病毒适应人类的随机变化。流感病毒的基因组由 RNA 组成，这是一种单链遗传密码，特别容易出错。虽然 DNA 在基因复制过程中带有酶作为“拼写检查器”，但 RNA 完全缺乏这些工具——因此在遗传密码中会产生更多的错误，即突变。“如果你犯了一个错别字，那个错别字就不会被纠正，”Rasmussen 说。
随着流感病毒遗传密码中的错误一个接一个地出现，出现一种独特组合从而导致能够跳跃到人类的病毒的可能性就越大——也就是说，一种能够与人类特异性细胞受体结合，然后在人体内持续存在和传播，并从人际传播的病毒。这是一场概率游戏——这使得科学家们极难预测下一次大流行何时到来。“这就像洗一副扑克牌，”Rasmussen 说。“病毒中会有不同的基因组，它们在传播能力方面会产生不可预测的影响。”COVID-19 就是这样发生的——从蝙蝠到人类的跳跃（其机制仍很大程度上未知）未被察觉，直到病毒在人际之间高度传播时才引起广泛关注。
我们如何预防下一次大流行？
一种具有传播性、可大流行性病毒与仅存在于猪种群中的良性病毒之间的界限非常微妙。
“这是概率问题，”Nelson 说。“随着时间的推移，变异株找到传播方式的可能性越来越大。没有证据表明这种情况不会在明天或二十年后发生。随着时间的推移，随着猪的遗传多样性不断增加，以及猪种群的增长，风险也越来越大。”
这使得复杂的监测系统至关重要——特别是，这将涉及对猪和家禽种群以及与这些动物密切接触的人类进行定期的病毒检测。这意味着，阿拉巴马大学伯明翰分校病毒学助理教授 Chad Petit 表示，积极监测病毒的项目以及限制接触家禽和猪是扼杀下一次大流行的关键。“认识和准备是能够预见潜在大流行病的关键，”他说。
Rasmussen 引用了上述研究的科学家们的工作，声称他们进行的这项项目——走访猪场，对数千份猪鼻拭子进行实验室分析——可以作为其他国家效仿的榜样。“你需要进行实验室实验来证明这些病毒有传播到人类细胞的潜力，我们需要外出并可能采集可能与动物接触过的人的样本。这比进行监测要多得多。”
“还会有更多的大流行病，”Rasmussen 说。在它发生之前就将其阻止，可以挽救许多生命。
