Cell | 揭示病毒適應跨物種傳播并非總是需要“預演”

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。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，究竟是需要經歷漫長的“適應性訓練”，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，頂級學術期刊 《Cell》 發表了一項由 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的深入剖析，研究者們發現：病毒適應并不是新型人畜共患病毒爆發的必然先兆。

長期以來，傳統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，研究發現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前的“秘密足跡”，研究人員利用了一個名為 RELAX 的系統發育框架 。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鍵參數 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 。研究發現，在大多數自然爆發的病毒中，直到它們在人類中首次顯現，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 。結果顯示，在這些病毒從動物傳播給人類的關鍵“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 個非重組區域中，均未發現選擇強化或放松的證據 。這表明，人類面臨的許多病毒可能已經在自然宿主中進化成了“通用型”病原體，無需額外的預演就能直接在人類間引發大流行 。

雖然大多數病毒沒有“預演”，但研究中出現了一個顯著的例外：研究發現，當 SARS-CoV 在中間宿主中傳播時，其選擇強度發生了顯著的放松（K = 0.65, p < 0.01） 。這種信號反映了病毒在適應新宿主過程中經歷的演化波動。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現之一是對1977 年 H1N1 流感重新出現的溯源 。通過對比，研究人員建立了一套識別“人工軌跡”的標準：在實驗室環境或疫苗減毒過程中，由于脫離了復雜的自然免疫壓力，病毒的選擇壓力通常會劇烈放松 。分析顯示，1977 年重現的 H1N1 流感在爆發前的演化動態與 實驗室傳代 的特征高度吻合（K = 0.71, p = 0.043） 。這一發現為該病毒源于疫苗試驗相關的實驗室逃逸這一假說提供了強有力的分子生物學證據 。

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生發出了警示：既然許多大流行病毒在跳躍前不需要適應性演化，那么傳統的“監控變異預測大流行”可能存在盲區 。

這項發表在《Cell》上的深度研究揭示了一個冷酷的現實：大流行的發生往往并非因為病毒“變強了”，而是因為我們與已經“準備就緒”的病毒接觸了 。人類頻繁暴露于各種動物病毒中，而最終導致爆發的，往往是那些恰好具備跨物種傳播能力的病毒 。利用多區域 RELAX 框架，我們現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，不如將重點轉向加強對人畜界面的物理隔離與監測，從源頭切斷這些“即插即用”病毒的入侵路徑 。