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EDA365大咖直播--《用數據說話--HFSS仿真實操案例講解》
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這些野生動物的病毒,怎么就到了人類社會?

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不管南方還是北方,中部還是西部,只要聽說有蝙蝠的地方我們都會去,足跡遍布了我國28個省市,像大海撈針一樣。這樣一做就是十多年的時間。
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1 V5 a" v8 `) y5 A5 ^6 N( H大家好,我來自中國科學院武漢病毒研究所,我叫石正麗。今天非常高興能在一席為大家講述我們追蹤SARS源頭的故事。& ~2 N& o. c) {6 n

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" n5 ]; t/ |& \7 ]& s' RSARS是嚴重急性呼吸綜合癥的英文簡稱,在我國也被稱為非典型肺炎,簡稱“非典”。$ I3 @4 S% b: U; v  C

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2002年、2003年的時候,在我國廣東SARS首次爆發,在短短5個月之內傳播到了全球27個國家和地區,造成了8000人感染,死亡病例接近800人,是本世紀初最嚴重的一次傳染病。1 v- I% _6 ]4 }

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但SARS已經過去15年了,為什么我們還要講SARS的故事?這是因為在科學界以及公眾心里,還有一些謎題沒有解決。SARS的病原從哪里來?類似的疾病還會出現嗎?人類要如何來預防此類疾病的發生?: G. i  [, m. X
& t' r7 G, J8 {+ `8 w) ]) r' H' c: _

% M. T8 j7 W2 g7 [7 m讓我們簡單回顧一下SARS爆發的歷史。第一個SARS病例出現于廣東佛山,從2002年11月26日到2003年的1月,先后有11個病例在廣東省的不同地方出現。
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( g6 h9 c( f* C- W/ {2 i/ b* T他們呈現出相似的臨床癥狀: 發高燒、咳嗽、呼吸困難、胸片顯示雙肺陰影,部分病人出現了呼吸衰竭。糟糕的是,使用針對細菌感染的各種抗生素均不見效。3 J9 k% T" V; X2 Z+ t

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專家們把這種不明原因的傳染病稱為非典型肺炎。最早與SARS病人接觸的一些人,他們都很快染病,比如親屬、醫生和護士。% ~; o2 p2 R  o: y8 n" [

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8 K+ L# O5 K4 W/ ~) ~在2003年的2月底,廣州的一名腎病醫生前往香港參加親屬的婚禮,入住九龍的京華酒店。與此同時一名美國商人、一對來自加拿大多倫多的夫婦、三名新加坡游客也入住了這家酒店的同一層樓。
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. u; |4 p- I; H# E* Z這位醫生并沒有意識到自己被SARS感染了。到了香港以后他很快就進了醫院。而另外的幾名住客在離開香港后,也分別在河內、多倫多和新加坡住進了醫院,“非典”在這些國家和地區相繼暴發。
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2 W' J# x2 O# p- @3 s到了2003年的3月15日,世界衛生組織向全球發出了緊急旅行警報,讓大家暫時都不要到中國旅行。所有的貿易,所有的聯系能停的都停了。
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2003年春節前后,SARS開始從廣東省蔓延到了全國的其他省份。SARS是一個傳播力非常強,傳播速度也非常快的疾病,多地出現了將SARS傳給十幾人甚至幾十人的“超級傳播者”。
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人類不認識SARS,因此最初的病人隔離措施是做的不夠到位的,包括醫生和護士他們自己本身的防護都沒有到位。所以最早出現SARS聚集性爆發的地方是在醫院,甚至有醫生和護士犧牲了在防非的前線上。
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老百姓之所以恐慌,是因為我們不認識這種疾病,不知道它的病原,因此確定SARS的致病病原就成為科學家的當務之急。
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2003年3月,香港大學和美國疾病預防控制中心先后在SARS病人的樣本中分離出了一種病毒。這個病毒在電子顯微鏡下看起來就像一頂中世紀歐洲帝王的皇冠,根據形態學特征和遺傳信息,科學家們認為這種新型的冠狀病毒是SARS的致病病原,是一種從未在人類中發現過的冠狀病毒。
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▲ Ksiaek et al., 2003  
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2 }* \7 W8 a$ b! p5 e# o  t3 b很多人都容易混淆細菌和病毒,把病原體都稱為病菌,這是不對的,我想簡單介紹下病毒和細菌的區別。首先在大小上,病毒比細菌小得多得多,病毒是納米級的顆粒,小到十幾納米,大到幾百納米,需要借助電子顯微鏡才能觀察到它。而細菌是微米級的顆粒,在普通顯微鏡下就能觀察到。9 [! Y7 I& c3 N  \' E; r

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. Y: G6 U) R' a$ r; w從生命的形態上,病毒它是有核酸的,或者說是遺傳物質和蛋白質裹在一起的一個生物大分子。但是它沒有細胞結構,它必須依賴于細胞才能生存,要在細胞或動物體內才能完成它的生命里程。" `  R, F1 G+ @" ^2 k& n3 i9 u

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1 Q% n, E/ M" q/ A+ x  x2 X4 y* i而細菌它是有完整的細胞結構的,只要有合適的培養基它就可以生長。比如常見的艾滋、流感和乙肝都是由病毒引起的,而結核、傷寒和鼠疫這些都是由細菌引起的。
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4 Q6 e" K* l8 R* m這兩類病原體在治療上面也是不一樣的。治療病毒需要特異性的抗病毒藥物,治療細菌要用抗生素,也就是我們常說的消炎藥。治療細菌的抗生素是不能治療病毒性疾病的,反過來也一樣。
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% A, I3 F+ D9 o# L+ D4 c我們人的一生會感染多少種病毒呢?說起來挺嚇人的,可以感染上百種病毒。但是我們強大的免疫系統可以清除大部分病毒,還有些病毒是可以和我們終身相伴的。
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當人類被從來沒遇到過的病原感染時,由于人體強大的免疫力會造成自我的損傷,反而會形成嚴重的疾病,SARS病毒的感染就是這樣的一個結局。" U3 D5 }6 _, E. [. J

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( c3 R" b: V- d' U3 }那SARS病毒到底是從哪兒來的?只有回答了這個問題,才能真正地從源頭上控制SARS的再度爆發。3 Q- t4 O$ J. L7 f9 L

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根據前期的流行病學調查,最早的11個病例大多和野生動物有接觸的歷史。他們或是野生動物的運輸者,或是野生動物的交易人員,或是餐館的廚師、服務員。這樣一個線索告訴我們,SARS病毒有可能和野生動物的傳播有關系。
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9 j5 J% ]' B4 \: s6 R8 p順著這條線索,科學家們首先瞄準了廣東野生動物市場,并很快就在市場上的果子貍體內分離和檢測到了和SARS病毒完全一樣的病毒。而且,在野生動物市場上和動物打交道的這些人體內,檢測出了比較高的抗體。* P; l4 V$ R  z) Q% w0 F

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0 D2 o% L1 J; n, k, o什么是抗體呢?我們人體或動物在被一種病原微生物感染以后,會產生保護自己的物質,其中一個就叫免疫球蛋白,它可以在動物和人體內存在數月、數年或者十幾年。
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4 _3 g- v6 L# N4 \  |: f我們通過檢測這些人的抗體就可以知道,他們以前也被SARS感染過。這樣的一個證據證明了,人們販賣、宰殺的果子貍是SARS病毒的直接傳染源。
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0 u* v- H. m( B& J# i這個時候廣東很快就出臺了相關的政策。廣東省在2004年年初發布了一條禁令,全面捕殺野生動物市場的果子貍,取締野生動物交易,關閉野生動物市場。這個政策對控制SARS后期傳播,起了非常關鍵的作用,在那之后,廣東再沒有出現SARS新增病例。. K/ {3 r- X  p( [

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* j7 T4 |) m: w4 m8 B% Y那么是不是SARS的溯源就大功告成了,我們可以完全把SARS翻篇了呢?當然不是。對于一個新發的動物源病毒,我們必須找到它的源頭,我們在學術上稱為自然宿主。, L4 l, D; U# A* c
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什么叫自然宿主呢?在自然界有一類動物,它長期攜帶一個病毒,但它本身并不發病,可以和病毒和平相處。我們把這種宿主稱為病毒的自然宿主,它們就像病毒在自然界中的一個蓄水池,病毒寄生在自然宿主里才能長期存在和進化。
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! k: u+ p4 F6 ]+ B( {! g2 L比如大家熟悉的禽流感病毒,是以野鳥作為它們的自然宿主,早些年在我國經常引起流行性出血熱的漢坦病毒,則是以老鼠作為自然宿主。/ {1 m1 n* m0 v" v& d# c! K

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4 S7 X0 Y7 Q0 r, M& R$ e. |那么,果子貍是不是SARS病毒的自然宿主呢?除了廣東野生動物市場的果子貍之外,研究人員調查了全國各地的養殖果子貍和野生果子貍,卻發現它們并沒有被SARS病毒感染的證據。而在實驗室里用SARS病毒對果子貍進行人工感染,果子貍也會生病,表現出癥狀。
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顯然,果子貍不符合SARS病毒自然宿主的特征。它只是病毒的中間宿主,是把SARS病毒從自然宿主傳播給人的一個“中轉站”,而背后的自然宿主是其它的動物。SARS病毒的起源依舊是個未解之謎。6 T, R9 ~8 j  ]6 K, {2 z: C
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受這個源頭之謎的驅動,2004年我和我的團隊開始了尋找SARS病毒自然宿主的旅程。自然界里有那么多的動物,我們就像是大海撈針。要怎么找,總得有一個大致的目標。
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這時受益于國際合作的專家的指點,讓我們想起來在上世紀90年代有兩種嚴重的傳染病。一個是在澳大利亞爆發的,由馬傳到人的亨德拉病毒。另一個是在馬來西亞爆發的,由豬傳給人的尼帕病毒。科學家通過研究發現,這兩種病毒的自然宿主都是果蝠。因此我們就在想,SARS的自然宿主會不會也是蝙蝠呢?, h+ W9 J4 N9 B1 I

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. t# C. u( S9 ~在這里簡單介紹一下蝙蝠是什么樣的動物。在分類學上蝙蝠屬于翼手目,種類大概有1200多種,占到了哺乳動物物種總數的20%,僅次于嚙齒類動物。. |7 P3 K$ T& X6 n, m
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蝙蝠是唯一能飛行的哺乳動物,進化歷史長達5000萬年。大多數蝙蝠是喜歡群居生活的,少則幾百只,多則上萬只。最重要的、和我們研究相關的就是,蝙蝠還攜帶多種病毒,但它本身并不發病。
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  |. x' G) _. X0 I9 d3 S, E- A從食性上來分,蝙蝠分為吃水果的蝙蝠和吃蟲子的蝙蝠。前者個體比較大,主要分布在熱帶地區。后者個體比較小,分布范圍遍布全球。
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5 Q2 A, Q$ C$ d7 W& W有朋友會問到西方傳說中的吸血蝙蝠有沒有這回事。這個不是虛構,真的有。但是只有南美洲才有,中國是沒有的。/ ^$ a- w" N+ U& a0 M4 `; Z+ }
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受前面兩種傳染病的自然宿主的啟發,2004年,我們首次采樣就采集了廣東和廣西的果蝠,把樣品取回來后在實驗室進行它的遺傳物質檢測。結果8個月下來什么也沒有發現,可想我們有多沮喪。這也是做科研的一個很艱苦的地方,有可能你做了很長時間,還是什么都沒有。4 L) i, s# j3 a; s* L

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這時我們要做一個抉擇,到底是去還是留,要不要繼續做。如果繼續做,我們的研究策略一定要做一些改變。正好這時候隔壁實驗室在做SARS病毒抗體的檢測。我們就想是不是可以先去找一找有哪些蝙蝠群體被SARS感染過,如果發現抗體,再縮小范圍去找SARS病毒的源頭。
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結果在廣西和湖北的三種菊頭蝠體內我們發現了SARS病毒的抗體,我們順藤摸瓜又在這三種蝙蝠體內檢測到了冠狀病毒。由于在分類學上它和SARS病毒屬于同一個種類,所以我們把它稱為蝙蝠SARS樣冠狀病毒。
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0 v& Y2 D7 x) c" E這個收獲很快就被發表在2005年的《科學》雜志上面,這個工作可以說是我們尋找SARS源頭的一個重要的里程碑事件,它指引了和支持了我們的假設,說明蝙蝠的確是和SARS的源頭有關系+ ^8 o+ `0 |! w
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3 D. m9 u* r( |0 L% Z. A9 U1 ~但在仔細比較以后我們發現,2005年發現的蝙蝠SARS樣冠狀病毒和SARS病毒還是有一定的差異,尤其是在決定病毒感染能力和致病性方面最為關鍵的一個基因并不相同。打個比方說就是,它是SARS病毒的親屬,但不是直系親屬,并不能感染人。所以這個工作我們還要繼續下去。
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在后續的幾年內,我們持續在全國各地找,因為沒有目標也不知道它分布在哪里,不管南方還是北方,中部還是西部,只要聽說有蝙蝠的地方我們都會去,足跡遍布了我國28個省市,像大海撈針一樣。這樣一做就是十多年的時間。
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+ K4 V+ {  }2 J, g8 |* Z大家可能會問,你天天去采蝙蝠,這樣的科研工作是什么樣的體驗?首先當然是很艱辛的。蝙蝠洞一般在都比較偏遠的地方,地勢也比較險峻,我們一般會在當地找一些熟悉地形的向導。
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5 l. p0 T9 t" Y. u  |很多時候都是沒有路的,我們要翻山越嶺,自己來開路。有時候蝙蝠洞就在不遠的山頭上,直線距離不過幾十米,走過去卻要花幾小時。有的時候蝙蝠洞里面很大,但是洞口非常小,所以要爬著進去。8 v' {$ |% J- z9 W: o5 \
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這樣的工作對我們團隊人員的身體素質,包括體型,都是有要求的,要不然就爬不進去。這么多年下來我們也都練就了攀爬、鉆洞的本事。
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因為蝙蝠是夜行動物,我們采樣要起早貪黑。天黑之前在洞口支起捕鳥網,當蝙蝠飛出洞覓食時,一些會撞到網上。
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然后我們把蝙蝠從網上取下,連夜采集拭子樣品。如果收獲的蝙蝠多的話經常會工作到凌晨一兩點,取了樣就要把它放掉。: @( e2 D2 X" H0 i
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第二天早上天還沒亮的時候我們需要再次進洞,收集新鮮的蝙蝠糞便。. l( R/ j9 F. _& {& @. r. _
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有的朋友可能覺得我們采樣是在和可怕的病毒打交道,有點生化戰的架勢,就像左邊這張圖片一樣。但其實這個工作并不像大家想象的那樣危險。蝙蝠雖然攜帶很多病毒,但直接感染人的機會是很小的。除非我們已知某個地點的蝙蝠攜帶可能傳播給人的病毒,會采取級別高一些的防護措施,大多數情況下只采取普通的防護。8 a8 f$ _" t$ }* j) [

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而采樣的另外一個收獲是,因為蝙蝠待的地方都是很安靜的地方,山清水秀,也讓我們有機會飽覽了很多大好河山。張家界、桂林、西雙版納……最遠的去過西藏的林芝、雅魯藏布江,還有很多路途中不知名的地方。
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一直到了2011年,我們有了新的線索:我們在云南一個洞里面分離并檢測到了和SARS病毒高度同源的,可以說是SARS的直系親屬的一株蝙蝠SARS樣冠狀病毒。除了進化關系近,在功能上面也非常相近。! ^* I3 F1 B3 U, g

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2013年,我們又從這個洞的樣品中成功地分離到一株病毒,它比以往發現的所有蝙蝠SARS樣冠狀病毒都要接近SARS病毒,最重要的是它可以感染人類和其他哺乳動物的細胞。這一發現刊載于《自然》雜志,是證明SARS起源于蝙蝠的一個極為有力的證據。
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我們持續在這個洞里進行了五年的監測,每年取樣兩次,結果發現了十多株不同類型的SARS樣冠狀病毒。盡管沒有發現和SARS病毒完全一模一樣的病毒,但我們發現了一個SARS病毒的天然基因庫。可以這么理解,如果我們把SARS病毒比作一個積木,那么組成積木的所有模塊都在這個洞里找到了。
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! @+ ]) Y, J9 e/ B5 l/ W4 o, S后續經過生物信息學的分析,我們證明了SARS病毒是經過幾個蝙蝠SARS樣冠狀病毒重組而來的。2017年年底,我們發表了最新的研究結果。
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經過13年的追蹤,我們最終確定了SARS病毒的蝙蝠起源。但是當年SARS爆發于廣東,我們發現的病毒是在云南,它是怎么過去的呢?9 [9 V$ m! z+ o  c
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其實SARS暴發前,我國很多地方養殖的果子貍,絕大部分銷售到了廣東。我們推測,蝙蝠SARS樣冠狀病毒在偶然的情況下感染了云南養殖場的果子貍,感染了病毒的果子貍隨后又被販賣到了廣東。病毒進一步在市場上的果子貍中傳播,不斷變異,最終產生一個傳播性極強的SARS病毒,感染了人類。( w0 M3 N1 v( T. p4 ^& `+ z) e

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既然蝙蝠才是SARS的元兇,果子貍是不是被冤枉了?也不是。雖然SARS的根源不在果子貍,但畢竟它是人感染SARS病毒的直接來源。% O3 T( Z) r" ]& q/ h" W# k& r

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盡管這么多年來SARS沒有卷土重來,但在自然界,這種和SARS相近的病毒其實還是存在的。如果我們人類不提高警惕,那么下一次的病毒感染,可能是直接感染,也有可能會通過其他動物感染人類,這種可能性是完全存在的。, h: z/ b, `& o4 u4 Y; e( T( q
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! f- V* J+ l" K大家會發現近些年來世界各地出現的新發傳染病越來越頻繁,除了SARS以及剛才提到的亨德拉、尼帕病毒以外,還有各位比較熟悉的H7N9禽流感、埃博拉、中東呼吸綜合征等等。這些新發傳染病都有一個特點,它們都和動物有關。研究人員做過統計,有超過70%的新發傳染病來源于動物。6 O5 L" ]- a' a% y: r
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實際上這些病毒不是現在就出來的,它往往是和自然宿主長期進化了很多很多年,短則幾十年,長到幾百年,甚至上萬年。這個病毒不是沖著我們人而來的,它是為了自己的生存不斷地繁衍下來。% S" B% E3 o4 p6 X6 |
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那么這些野生動物和媒介的病毒怎么就到了人類社會?過去沒有那么多傳染病,現在怎么就這么多呢?
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+ C; o! ^  W' X; N3 T9 A7 `; x我們看一下SARS是怎么來的。SARS的源頭是蝙蝠不假,但是它發展的舞臺是廣東野生動物市場和餐館。如果沒有我們濫用果子貍,食用果子貍,那么病毒從蝙蝠到果子貍再到人的傳播鏈就不會發生,當年的SARS就不會爆發。
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! Z2 I4 c" A+ `) s  [# E+ K0 {' F再看看埃博拉是怎么來的。在非洲,野生動物是肉食類來源之一,尤其是在農村,像猩猩、猴子和蝙蝠都是他們主要的狩獵對象。通過這樣的方式,埃博拉病毒多次從叢林走向村莊,最后走向城市。
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* F/ k5 a; ~! k( U5 h再看看馬來西亞的尼帕病毒是怎么感染到人類的。人類活動范圍加速擴張,不斷滲透到野生動物的棲息地里。我們把養豬場建在了蝙蝠棲息地的旁邊,蝙蝠吃了水果,水果被病毒污染后掉到了豬圈里,豬吃了以后染病,又再把病毒感染到人。
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不管是食用野生動物,還是人類對野生動物生存領地的侵蝕,這些都使得人類與動物的接觸面大幅增加,給病毒從野生動物向人類的傳播創造了條件。再加上全球化的高速發展,還有便利的交通工具,很快就可以把傳染病從一個小村莊傳到全世界。因此傳染病它不是一個村莊一個地區的事件,它是一個全球都關注的公共衛生問題。
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! G+ `4 o; ~$ u7 s* L# g* q9 o所以要從源頭去預防新發傳染病其實很簡單,就是離它遠一點。我們要杜絕野生動物消費,減少對野生動物棲息地的侵擾,我們人類也要遠離野生動物。/ R9 F! z4 A/ G# i8 Y+ \+ T1 G
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7 W, t# w. E# M3 P有的人覺得搞生態旅游、與野生動物親密接觸是人與自然的和諧,其實不是這樣。真正的和諧共處是你不去打擾大自然,讓它們自己好好地生活。
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; Q! B2 ^6 N3 X7 [2 q7 V+ x而且我們的家養動物,比如我們的養殖場,也要盡量和野生動物保持距離,避免親密接觸。0 g; E+ w, {# X2 ^: K

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" u7 s: v0 [/ a0 \9 c說回到蝙蝠,它的確是很強大的動物,攜帶這么多的病毒,包括對人類致死的烈性病毒,但是自己卻從不發病。蝙蝠的免疫系統特殊在哪里?這也是科學家們非常感興趣的一個研究方向。但目前這個研究方向才處于起步階段,所以就不在這里和大家詳細討論了。
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  B$ n; z! W8 }, ?- i0 E我想告訴大家的是,對于蝙蝠身上的病毒,我們大可不必過于恐慌。只要和蝙蝠保持一定的距離,病毒傳播給人的機會微乎其微。0 l* Z9 w/ i! o$ J0 B% s( ?- w

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0 s  x" }  {  V( i, G2 F( ]6 f2 ~另一方面,蝙蝠在生態系統中占據了極為重要的地位。食蟲蝙蝠是害蟲的天敵,食果蝙蝠是種子和花粉的傳播者,它們對生態平衡的維護功不可沒,我們不能因為蝙蝠攜帶病毒就否定掉它的功勞。
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如果因為傳播疾病這項罪名去消滅蝙蝠,整個生態系統將遭受不可估量的損失。所以我一直提倡對蝙蝠進行無侵害采樣:采集樣品以糞便粒和拭子為主,采樣完成后將蝙蝠放歸自然。, ~( N( \3 W+ A& q5 i' b  k2 x
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0 D$ P1 e. P6 k其實,蝙蝠SARS樣冠狀病毒只是我們眾多研究對象中的一個。我們在蝙蝠、老鼠、家養動物中針對其他的病毒也在開展類似的監測研究,像獵人一樣去發現、搜尋這些動物攜帶的可能會傳播給人類的病毒,發現新發傳染病可能出現的熱點地區并進行重點監測,為新發傳染病的預防和預警提供信息。5 t/ d) `' n- e6 U/ R* F: a

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. C$ v4 J8 C) c我們告訴人們哪里可能會出現疾病,什么動物可能傳播疾病,然后和醫療衛生部門協作,指導大家從源頭上去防控,在病毒找到我們之前,先找到它們。這也是我們病毒溯源與病毒監測研究的目的和意義所在。, Y, M% N! r6 [5 @4 `) g

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( M, }  F! }' X$ V『本文轉載自網絡,版權歸原作者所有,如有侵權請聯系刪除』
  • TA的每日心情
    無聊
    2020-2-21 15:03
  • 簽到天數: 35 天

    [LV.5]常住居民I

    4#
    發表于 2020-1-25 15:29 | 只看該作者
    剛好能看懂。  感覺還是需要繼續研究的
  • TA的每日心情
    開心
    2020-2-21 15:51
  • 簽到天數: 38 天

    [LV.5]常住居民I

    5#
    發表于 2020-1-25 17:20 | 只看該作者
    學習了                                       

    該用戶從未簽到

    6#
    發表于 2020-1-31 11:51 | 只看該作者
    盡量不要吃野味吧
    7 Q# f9 T( j1 Z4 ]* m! @: I
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