Maggie Chiang 为广达杂志
当科学家考虑微生物在动物物种之间的移动时,我们通常关注“溢出”事件:当病原体从动物转移到人类时。但病原体传播并不是一条单行道。人类似乎已将 SARS-CoV-2(导致 COVID-19 的病毒)引入野鹿、水貂、 圈养大猩猩、宠物狗和猫以及各种其他物种的种群。这种从人类到动物的感染转移通俗地称为生物体的“外溢”。这种感染可能对野生物种和我们的物种产生重大影响。
我们可以将哪些疾病传染给动物?
病毒可能是研究最好的溢出例子。例如,在 2009 年由 H1N1 病毒引起的猪流感大流行期间,许多不同的动物物种——包括猪和雪貂——被人类感染。 (我们也可能在 1918 年流感大流行期间将流感传播给猪,这也是由 H1N1 引起的;从那时起,该病毒在全球猪群中进化。) 2009 年,H1N1 向猪的早期传播发生在农产品集市(一个常见的地点)流感在物种间传播),雪貂的主人在大流行的早期就注意到了感染。城市野生动物也受到影响,因为最近在加拿大温哥华的城市公园发现了H1N1 阳性臭鼬。
这种有据可查的溢出可能只是每年发生的溢出的一小部分。
细菌呢?
出于多种原因,细菌溢出可能比病毒溢出更常见。细菌可以在更广泛的物种中复制,因为它们通常不需要宿主细胞上的物种特异性受体,就像病毒一样。细菌也可能更擅长在更广泛的动物的粘膜、皮肤或肠道上或内部复制,这将促进物种跳跃,如溢出和溢出。
但由于细菌可能比病毒更容易在宿主中定殖——这意味着它们在宿主中复制但不一定会导致疾病——细菌传播事件也更容易被忽视。
许多研究已经确定了结核分枝杆菌(引起结核病的细菌)溢出到动物种群中。自古以来就有肺结核阳性大象的报道;这种细菌有可能在大象和人类之间来回传播。
汉森氏病或麻风病也很可能首先从人类传播到犰狳。现在人类通过狩猎或吃犰狳肉来感染这种疾病。该过程是二次外溢的一个例子,人类感染了他们最初传染给野生动物种群的疾病。
溢出对人类健康的后果是什么?
当传染性微生物在不同的动物物种中反复复制时,它们的进化轨迹可能因一个物种而异,如果重新引入人类,可能会产生新的变种,这些变种可能会逃避免疫。
以金黄色葡萄球菌为例,这种细菌可引起从轻微皮肤感染到肺炎和耐药葡萄球菌感染等多种疾病。金黄色葡萄球菌的寄主范围很广,在从海豚到山羊的哺乳动物以及许多鱼类和鸟类中繁衍生息。与犰狳一样,多项研究使用基因组测序来重建从人类到动物再回到人类的物种跳跃。但是对于金黄色葡萄球菌,不幸的是:微生物继续进化并在动物体内获得抗生素抗性。当疾病通过二次外溢返回到人类身上时,这种疾病就更难治疗了。
同样,人类类型的大肠杆菌可能会在宠物和主人之间遵循类似的双向传播循环。在欧洲范围内对患有尿路感染、伤口感染和腹泻的伴侣动物的研究中发现了一种在人类医院中常见的高度耐抗生素菌株,称为 O25:H4-ST131。
此外,我们可能已经看到 SARS-CoV-2 的二次溢出。尽管许多科学家认为 2021 年末出现的 omicron 变体的来源可能是患有慢性感染的免疫功能低下的人,但之前已经在啮齿动物适应的冠状病毒谱系中看到了 omicron 的一些突变。可能是一群啮齿动物,例如城市老鼠,通过载有病毒的污水暴露于人类病毒,使病毒进化成 omicron 变体,并通过老鼠接触传播回人群。
动物健康呢?
外溢事件也可能伤害脆弱的野生动物种群。最近的一份出版物包括这样一种情况,即溢出的动物目标不是一个好的传播者,而是一个死胡同的宿主物种,有可能导致重大死亡率。溢出到这些种群可能对受影响的物种造成灾难性的影响,甚至可能使其面临灭绝的危险。
因为科学家们已经在中非监测极度濒危的山地大猩猩,他们发现 2009 年人类偏肺病毒 ( HMPV )感染溢出到该人群中。HMPV 是一种呼吸道病原体,会导致人类感染流感样感染,研究人员发现了类似的症状在卢旺达一个受保护公园的一群山地大猩猩中。最终在一只死亡的患病动物的组织中检测到 HMPV。虽然尚不清楚这些类人猿是如何被感染的,但 HMPV 菌株与南非人类的样本相匹配,生态旅游在公园里很常见。 2008 年在科特迪瓦死于呼吸道感染的黑猩猩中也发现了 HPMV 和人类呼吸道合胞病毒 (HRSV) 菌株。
研究人员后来详细调查了非洲类人猿种群的溢出问题。他们发现引入的感染可能对人口造成破坏性影响。科学家建议附近地区的游客与猿类保持距离,戴上口罩并充分接种大量疾病疫苗。不幸的是,我们不知道这是否足以保护猿类种群。
其他病原体会导致溢出事件吗?
寄生虫和真菌也可以从人类传染给动物。但由于这些病原体的致命性通常低于细菌和病毒,因此它们在人群中的研究通常不足。因此,记录在案的这些微生物的溢出事件较少。
特别是寄生虫溢出很难追踪。寄生虫具有复杂的生命周期,使得跨物种传播的可能性较小,而且其中许多在环境中稳定存在,因此人类是否是感染源并不总是很清楚。但根据间接证据,已经提出了一些溢出事件。根据在这两个物种中发现的相似分子类型以及附近村庄报告的高水平的十二指肠贾第鞭毛虫感染,我们怀疑人类已将十二指肠贾第鞭毛虫(一种可导致腹泻和痉挛的胃肠道寄生虫)传染给乌干达西部的红疣猴。
在真菌方面,病原体白色念珠菌可导致人类出现多种症状,包括阴道、泌尿道、皮肤和口腔感染。一项研究发现,虽然人类类型的病原体在野生动物中很少见,但它们确实存在。作者认为,人类与野生动物之间的传播可能是通过被“人类生命的副产品”污染的环境发生的,例如尿布和剩余的食品。在宠物中也检测到人类菌株。
我们如何识别溢出?
发现溢出事件是金钱和运气的问题。溢出到人群中的情况通常只在常规监测中被识别——当科学家们正在密切寻找新的病原体时——或者当引入的病原体引起一系列感染时,如 HIV、SARS-CoV-1、SARS-CoV-2、埃博拉病毒和别的。我们在动物种群中寻找人类病原体的监测计划很少,因此很容易错过溢出事件。
当我们发现溢出时,我们经常密切监测动物:宠物、牲畜、圈养动物和偶尔密切观察的濒危物种。这些是与人类接触最频繁的动物,因此它们最有可能感染我们的微生物。
此外,很难获得许多溢出效应的具体证据。通常,动物物种中存在人类典型病原体表明从人到动物的传播,但由于许多病原体在环境中保持稳定,因此在传播发生之前这两个物种可能永远不会密切接触。即使分子类型匹配,也并不总能确定传播方向(人类到动物或相反)。这两个物种甚至可能是从未知的第三来源感染的。
如果我们想尽量减少疾病,我们需要更好地了解我们共享生态系统中的生物。虽然我们的关注点主要集中在人类身上是可以理解的,但这种关注最终可能对我们和那些共享我们这个星球的人来说都是代价高昂的。
原文: https://www.quantamagazine.org/what-happens-when-we-give-animals-our-diseases-20220427/