流感病毒的“七十二变”

一些RNA病毒（比如流感）的基因组是分节的RNA片段。这些RNA片段在病毒的复制过程中会混合在宿主细胞中，进入不同病毒颗粒的时候会出现重新组合（Reassortment）。这种机制对流行性病毒的爆发和病毒的跨物种传播非常重要。但是这个机制的研究并不充分。近期发表在《Plos Pathogens》的一篇综述文章以流感病毒为例，讨论了近期RNA病毒重新组合机制的研究，重点阐述了这个机制对RNA病毒的进化的影响，以及宿主细胞的相应机制。

在有些宿主细胞中，可能存在多种RNA病毒的感染。这些病毒的RNA片段就混合在了宿主细胞中。在病毒复制并离开宿主细胞的时候，一些病毒会将其他类型病毒的RNA片段包裹进病毒颗粒，进而导致了这种新的颗粒成为了一种组合病毒。这就是RNA病毒重组的大体机制。在流感中，大规模流行的流感病毒，很多都是由这种机制创造的，而且跨物种的传播（例如从禽类到人类）也可能是由此引起的。很多新出现的病毒并非凭空产生的，而是由一些已有的病毒组合成的。

发生重组的先决条件是，多个病毒颗粒感染了同一个宿主细胞。在这个宿主细胞中，这些病毒的RNA片段得到复制，接着被包裹进入不同的蛋白质衣壳中，从而完成重组。科学界对这些RNA片段如何进入不同的衣壳蛋白颗粒中存在着两种解释。一种是随机包装，也就是说一个RNA片段可以随机进入任何一种病毒的衣壳中。另一种解释得到大多数人的认可，这个理论认为，一个流感病毒会包装8条RNA片段进入病毒颗粒，这个过程是受到特定的信号控制的。

流感病毒的基因组的重组最常见的检测方法是，测序核酸之后进行进化树分析。除了最初的人工检测进化图谱来判断不同毒株的进化关系，现在有些新的方法使用自动化的方法完成检测，例如针对最初的进化树分析，现在有结合基于贝叶斯系统发生，进化树距离的多维调控，以及时间分辨的贝叶斯系统发生。通过这些基因组学的方法，我们能够获得哪些信息呢？流感病毒几乎在所有的宿主中都能发生重组。例如在禽类中，很多被感染的动物体内存在多种不同的病毒亚型。基因组学数据发现，这些RNA片段的重新组合并不是完全随机的，而是受到了一些限制，这会根据不同的动物类群、不同的病毒种群、亚型等相关。研究还发现，在水鸟中流感病毒的重组频率更高，而在人类宿主中重组率则相对较低。

这种重组对于病毒种群而言，究竟会有怎样的意义呢？通过大量的数据，科学家发现，伴随着病毒基因组的重组同时发生的事件还有病毒蛋白质氨基酸的短暂性突变，这种突变主要发生在病毒表明的糖蛋白血凝素上。血凝素是一种宿主细胞可以感知的抗原分子。这就表明了，重组能够增加病毒表明抗原的漂移或者变异，进而从长的时间尺度上成为了病毒针对宿主或者药物的适应手段。这种变异可能会明显提高病毒的适应性，但是实际上在血凝素上面的突变，会在复杂的环境下（多种选择压力因素）也可能导致适应性的下降。同时，重组会造成抗药株的出现。

流感病毒虽然有时候没有多大危险，但是致死率高的病毒大面积传播的时候，就如死神降临般恐怖，上世纪初的西班牙大流感就是很好的例子。可以说，造成普通流感变成高传染率的流感的首要机制就是RNA片段的重组，这就像赋予了流感病毒七十二般变化一样，每隔一段时间就有新的病毒开始出现。因此，这个研究能够加深我们对流感的认识，为开发更好的抗流感药物提供了基础。