蝠到福到：我们都误会了这位飞行邻居,蝙蝠飞临的寓意

五福临门——福、禄、寿、喜、财。在谐音梗还不罚钱的年代，蝙蝠因与“福”谐音，是深受人们喜爱的祥瑞，衍生出一系列美好寓意的蝙蝠纹样和吉祥话儿。不过，因为近几年人畜共患病概念的普及，蝙蝠被许多人称为“毒王”，形象一落千丈。新春送福之际，咱们来个“反向谐音”，聊一聊蝙蝠，看看这个小东西有何“魔力”。

撰文 | 黄新越、李庆超（山东师范大学）

蝙蝠有福

乾隆松石绿地矾红彩云蝠纹葫芦瓶，漫天的红色蝙蝠寓意“洪福齐天”。丨图源：故宫博物院

中国人自己的“Batman”：八仙之一张果老，据传是“白蝙蝠精”丨图源：《仙佛奇踪》（明洪应明）

洪“蝠”齐天 ——飞得高

蝙蝠是地球上唯一能够真正持续飞行的哺乳动物（相比之下，鼯鼠仅能滑翔），它们的翅膀由演化成翼的前肢和薄膜状的皮肤构成。蝙蝠的翅膀比鸟类的翅膀薄得多，且由更多的骨头组成。[1, 2]这种特殊的翅膀结构使得蝙蝠在飞行时能够灵活调整姿态，进行复杂的空中飞行活动，可在更广阔的空间中寻找食物、有效地逃避天敌，还使其具有长途迁徙的能力（可跨越上千公里）。

飞行给蝙蝠带来了极大的生存优势，但也消耗了大量能量。蝙蝠飞行时的代谢率是自身静息时的20倍左右，可达到体重相近哺乳动物奔跑时代谢率的2.5~3倍[3]。高代谢率也使蝙蝠的体温相对较高，与鸟类相似，在飞行中蝙蝠的体温通常在41°C以上。

真的有“红蝠”，图中为分布于北美的赤蓬毛蝠（Lasiurus borealis）丨图源：batcon.org/Bat Conservation International

“蝠”满天下——种类多

北极星、彩虹、乌鸦、真爱和蝙蝠有什么共同点？——它们都常常被挂在人们的嘴边，但感觉在现实中并不常见。

事实上，蝙蝠所属的翼手目，是哺乳动物中仅次于啮齿目动物的第二大类群。在所有已知的哺乳动物中，蝙蝠约占 20%，超过 1400种。它们分布极为广泛，通常群居生活，栖息在树叶、岩石裂缝和洞穴、中空的树木等自然环境，也能适应谷仓、房屋和桥梁等人造建筑。除极地、极端沙漠气候和少数海洋岛屿外，各个大陆均有蝙蝠的踪迹。蝙蝠在觅食类型（从昆虫和花蜜到血液和鱼）、体型、繁殖量和迁徙能力等方面展现出高度多样性。因此，它们在自然界食物链中占据了多样化的位置。同时，它们在植物授粉、种子传播和控制昆虫种群等方面发挥着重要的生态作用。

其实，蝙蝠远比人们直觉中常见得多。从乡村到城市，蝙蝠都是人类“不得见的街坊”。蝙蝠在各地习语中都有不同的叫法，比如燕么虎、壁婆、壁蝠，也有些地方就叫壁虎，反映了它们与人类的“亲密”关系。

美国城市奥斯丁的国会大道桥下壮观的蝙蝠群，超过百万只蝙蝠在这个城市上空盘旋。丨图源：congressbridgebats.com

“蝠”寿天成——寿命长

清·乾隆官制粉彩描金五福捧寿盘丨图源：文化艺术报/whysb.org

蝙蝠具有小小的体型，异常高的代谢率，却有很长的寿命。

人们很早就注意到哺乳动物的体型大小与寿命存在一定的关联：越大的动物越长寿。1908 年，德国生理学家马克斯·鲁布纳（Max Rubner）结合自己对代谢的研究，将其总结为“生存速率原则”（Rate-of-living theory）：体型越小，新陈代谢越快，其寿命越短。史蒂文·奥斯塔德（S. N. Austad）等人在1991年将其量化为“长寿商数”（Longevity Quotient，LQ）[4]。

LQ是“实际寿命”除以“预测寿命”的商。其中，预测寿命是通过观察“非飞行真兽类”哺乳动物的寿命和体重关系，并进行回归获得的。排除飞行的蝙蝠（高寿）和有袋类哺乳动物（相对低寿）后，哺乳动物的平均LQ为1（实际寿命更长，LQ则大于1，反之则小于1）。这种方法抹平了体重对寿命的影响，可以在不同动物之间进行寿命的比较。以此计算，人的LQ为5.1，比人类LQ更高的哺乳动物只有19种，其中18 种是蝙蝠，还有一种是“抗衰老明星”裸鼹鼠。

以体型与实验室小鼠差不多的鼠耳蝠为例：实验室小鼠的寿命不超过4年，而鼠耳蝙蝠能活到37岁。据报道，一只于1964年戴上脚环并放归自然的布氏鼠耳蝠，近42年后再次被捕捉到——相当于人类生活了235年[5]。

相比于其他哺乳动物（黑点），蝙蝠的寿商（白点）更高。图为630种哺乳动物的寿商丨图源：参考文献[6]

蝙蝠之道

“祸兮，福之所倚；福兮，祸之所伏”。在当今社会，蝙蝠形象似乎不佳。不得不承认，蝙蝠确实是个“丑萌丑萌”的小东西，丑字大写。西方文化中蝙蝠与吸血鬼挂钩。事实上，在上千种蝙蝠中，吸血蝙蝠仅有三种：普通吸血蝠（Desmodus rotundus）、毛腿吸血蝠（Diphyllaecaudata）和白翅吸血蝠（Diphyllaecaudata）。尽管这种特性对人类来说有一定风险，但这并不是它们真正的“危害”，让蝙蝠口碑不佳的是它强大的“带毒”能力。

“蝠”祸相依——带“毒”多

蝙蝠是非常重要的天然病毒库。人类已在蝙蝠体内发现了七大类至少28个病毒科成员，最主要的病毒类型是冠状病毒和弹状病毒，各占总数的1/3；其中包含很多引起人高致死率的病毒：汉坦病毒、SARS冠状病毒、狂犬病病毒、尼帕病毒、拉沙热病毒、肝炎病毒、埃博拉病毒和马尔堡病毒[7]。

研究表明，蝙蝠中冠状病毒的种类多达91种，携带率为8.6%，远远高于非人灵长类的0.12%和啮齿类动物的0.32%。目前已知的感染人的冠状病毒有七种，三种可以引起人严重疾病的冠状病毒，包括传染性非典型肺炎病毒（SARS-CoV-1）、中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）和疫情期间流行的新型冠状病毒（SARS-CoV-2）。证据表明，SARS冠状病毒和MERS冠状病毒的天然宿主都是蝙蝠，新冠病毒的天然宿主也极大可能是蝙蝠[8]。它们可能直接感染人或者通过中间宿主感染人，SARS冠状病毒是由果子狸作为中间宿主感染人的，MERS冠状病毒则是由单峰骆驼传染给人的[9]；与新冠病毒最接近的蝙蝠冠状病毒，两者相似度达到96%。

冠状病毒的种内及种间传播：三次冠状病毒爆发均指向蝙蝠这一自然宿主。实线为已证实的传播途径，虚线为疑似传播途径。图源：改编自参考文献[10]

绝大多数蝙蝠病毒并不能传染给人。个别蝙蝠病毒具备传染人的能力，可能的传播途径有：接触蝙蝠体液（血液、唾液、尿液、粪便）、中间宿主、环境暴露，以及吸血节肢动物造成的虫媒传播。当这些病毒通过中间宿主（例如果子狸、骆驼等）传播给人类或其他动物时，就可能引发严重的疾病。

为何蝙蝠能成为非常重要的天然病毒储存宿主？这与其独特的生态特征和生理机制密切相关。

首先是飞行。蝙蝠具有较强的飞行能力，活动范围广泛，同时以群居生活，还有多样化食物链的特性，这些特点使其可以接触大量的病毒来源，为病毒跨物种传播创造了有利条件。而且蝙蝠具有较高的体温。高体温温环境相当于“发烧”，这本来对于许多病毒来说并不友好，因为它们需要特定的温度范围才能存活，升高的体温会对病毒复制形成抑制作用，从而限制了病毒的致病性[11]。然而，如果病毒适应了蝙蝠的高体温，跨物种传播后可能表现为更强的致病性——炼丹炉里蹦出来的猴子果然不一样了。

长寿是另一个因素。蝙蝠本身寿命比较长，使病毒能够在宿主体内长期共存和演化，而不必迅速导致宿主死亡。与之相应的，蝙蝠进化出了一套具有高度耐受性的免疫系统。其免疫反应往往能够有效抑制病毒复制，但又避免过度炎症反应，从而使蝙蝠能够携带多种病毒而不出现明显感染症状。

不足者补之——超强的DNA修复能力

从理论上讲，飞行的高代谢需求可能导致一系列副作用，例如很多活性氧的产生、更多DNA损伤发生和其他会触发炎症激活的危险信号的释放等。因此，对飞行的适应也表现为对上述副作用的抑制机制。

利用比较基因组学的方法对蝙蝠免疫系统进行更深入的研究后，研究人员获得了一些重要发现。通过对两种远亲蝙蝠（Pteropus alecto和Myotis davidii）的基因组进行测序，研究人员发现负责DNA损伤检查点和修复途径的基因似乎正在经历加速的正选择（这意味着这些基因中的有益突变被自然选择青睐并保留下来，因为它们能提高生物的适应性）[12]。这些基因的改变可能有利于DNA的修复，以适应长时间剧烈飞行过程中氧化应激导致的DNA损伤[13]。由于飞行导致的DNA损伤与病毒感染引起的具有一定相似性，因此这种用于处理飞行引起的细胞损伤的DNA修复机制，可能也对蝙蝠抵抗病毒感染有所帮助。

柔弱者生之徒——减弱炎症

“兵强则灭，木强则折”，硬刚并不总是最优解。

机体天然免疫系统是通过分子模式识别受体（Pattern Recognition Receptors）识别分子模式的方式来感知微生物感染或自身损伤的。这种识别方式可以达到“一种”受体识别“一类”危险信号，以兼顾广谱与特异性的方式来启动天然免疫反应。例如，DNA是遗传信息的载体，它应该好好待在细胞核里，如果出现在细胞质中，就是一种典型的危险信号：胞质DNA的存在可能代表着自身核基因的不稳定和DNA外泄，或者DNA病毒的感染。

细胞内的cGAS或者AIM2受体蛋白可以通过识别结合胞质DNA的方式分别激活下游信号通路。cGAS最终激活干扰素（IFN）的表达和释放，使细胞进入抗病毒天然免疫反应状态。而AIM2最终激活炎症小体，引发IL-1β释放，通过炎症反应清除异常细胞或达到抗病毒目的。

正所谓“兵者，国之大事”，又所谓“伤敌一千，自损八百”。抗感染免疫也会带来免疫损伤，免疫系统的激活需要受到严格的调控。蝙蝠飞行带来的损伤理论上会造成更多的炎症，但它进化出一系列适应性措施抑制炎症过度发生，避免免疫系统造成过多伤害。这种抑制炎症的能力反而帮助蝙蝠与病毒“和平共处”。蝙蝠感染病毒后机体的炎症反应更弱，更弱的炎症可以减轻免疫系统“硬刚”病毒过程中给机体带来的损伤。

例如，蝙蝠的STING结构发生改变，功能受到抑制。STING 是cGAS的下游信号分子，是启动干扰素（IFN）表达所必须的。此外，蝙蝠体内NLRP3的表达受到抑制，自身活性也较弱[14]。NLRP3是识别各种细胞应激和病原体入侵、激活炎症小体的关键模式识别受体。更“绝”的是，蝙蝠将整个参与先天免疫的PYHIN基因家族（包括AIM2）都舍弃了[15]。如此种种，使蝙蝠的天然免疫反应激活过程更加温和，避免了过多的免疫损伤，从而实现对蝙蝠机体的保护。[16, 17]

独特的蝙蝠天然免疫系统

A．在人类或小鼠中，RNA 病毒、危险信号或细胞内双链 DNA激活 NLRP3 或 AIM2 等模式识别受体 (PRR) ，进而激活炎症小体，引发细胞焦亡和 IL-1β 分泌。B. 相比之下，蝙蝠的 NLRP3 转录启动减弱 (1) 且功能降低 (2)，PYHIN（包括 AIM2）缺失 (3)，caspase-1 活性降低 (4) 和/或 IL-1β 裂解减少 (5)，从而导致炎症水平总体减轻。图源：参考文献[18]

蝙蝠拥有多种机制，在强化宿主防御反应和免疫耐受之间实现了良好的动态平衡。一方面，蝙蝠的免疫系统具有增强的免疫防御机制，能够迅速识别并清除大部分入侵的病毒；另一方面，对于一些难以清除的病毒，蝙蝠的免疫系统则选择与其“和谐相处”，通过独特的耐受机制，避免发生过度的免疫反应造成自身受损。这种平衡使得蝙蝠能在携带多种病毒的同时保持健康，成为自然界中的“超级病毒储库”。

蝙蝠在免疫防御和免疫耐受之间的独特平衡。蝙蝠通过STING信号通路减弱以及炎症小体通路（例如NLRP3信号通路减弱、PYHIN蛋白缺失以及下游IL-1β信号通路减弱）的抑制，有助于蝙蝠的免疫耐受。与此同时，蝙蝠也具备增强的宿主防御反应，包括干扰素（IFN）和干扰素刺激基因（ISG）的组成型表达、热休克蛋白（HSP）表达增加、外排泵ABCB1的基础表达水平升高以及自噬增强。参考文献[18]

结语

由于几年前疫情的原因，人们更加关注蝙蝠，了解到它们是引起严重新发传染病的各种病毒的天然宿主，近期尼帕病毒疫情再度使蝙蝠进入大众视野。需要补充的是，造成蝙蝠成为“病毒库”而被广泛关注的原因还有一个：研究的偏好性。与其他动物相比，更多的研究关注于蝙蝠，造成蝙蝠病毒组的证据更多。蝙蝠、啮齿动物和灵长类动物携带的人畜共患病毒都明显多于其他哺乳动物群体，但三者差异不明显[19]。这也是目前蝙蝠是否是主要的病毒储库的争议之处。

不论如何，蝙蝠所携带的许多病毒，如果不首先经历自然演化过程，通常不会感染人类。也就是说，蝙蝠携带的是祖先病毒，而不是引起人类疾病的直接病原体[20-22]。因此，我们应该更科学、更客观地认识蝙蝠在人畜共患疾病暴发及其在各种生态系统中的重要作用，注意保护其自然栖息地，减少人为干扰，以防止从蝙蝠体内外溢后突变产生的传染性病原体与人类的接触。此外，深入研究蝙蝠的免疫耐受机制将为预测和控制人畜共患病毒溢出事件，开发抗衰老和抗癌策略以及治疗人类炎症性疾病提供重要启示。蝙蝠研究对“同一健康”理念具有关键价值。

所以，拜托这些丑萌的小东西帮我们把福送来，把病带走！

参考文献

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