为流感病毒传播画出“航班网络”图

病毒的传播必须仰仗媒介，人类活动是病毒传播的途径之一，鸟类、蝙蝠等活动也是病毒的传播途径。通过捕捉媒介的活动途径，是否可以摸清病毒的行动路线，为病毒画出一张可视的“航班网络”？日前召开的2018世界流感大会上，有学者汇报了相关研究，通过对候鸟、家禽的追踪，获得病毒的传播途径，并推测出病毒界的“亲缘”关系，即如何变异的，进而预测疫情的暴发。

病毒自带迁徙“时间戳”

“迁徙的过程中病毒同步在进行梯状进化。”北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院研究员田怀玉表示，病毒家族的迁徙、传播和进化是在同时进行的。

病毒的衍化给病毒传播打上了“时间戳”。根据基因分析获得不同病毒的“亲疏”，可以反推它们传播的路径。因此病毒的亲缘性，可用来判断不同的“支”在进化中走了哪条路。

通过对近年流行的2.3.2分支H5N1禽流感病毒的追踪，田怀玉所在团队发现，东亚迁徙带内采集到的病毒亲缘性较高；同时中亚迁徙带也出现相同情况；而蒙古的病毒又与上述两种病毒同时存在亲缘性，采样地点也正好是这两个迁徙带交叉地区。

打个比方，根据病毒亲缘关系画出的“朋友圈”与地理科学上长久以来的迁徙带的范围高度重叠了。这不会仅仅是个巧合，团队开始猜测禽流感病毒的传播有着特定的“航班网络”。

候鸟通道与病毒基因流向吻合

由于在长距离的禽流感扩散上，野鸟一年两次的迁徙会造成病毒的快速传播。团队开始追踪迁徙鸟类来证实自己的猜测。

“依据种群数量、生存能力，我们选择了4类野鸟。”田怀玉说，“我们用GPS设备为56只鸟进行迁徙行为记录。目前的记录数据表明，候鸟迁徙的速度与不同国家之间疫情的暴发和传播速度高度相关。”

同时，团队对该病毒的8个片段分别溯源，利用“时间戳”，给出了地点间的连接关系。“在亚洲，病毒传播并非随机传播，东西向是很少传播的，主要存在于南北向传播。”田怀玉说，而且病毒传播的时间空间与迁徙通道一致。

更细致的研究表明，每一组候鸟迁徙通道上，迁徙时间、空间、顺序都能最好地解释病毒基因流的流向。

研究团队根据病毒基因组序列构建了1000组网络模型，并与候鸟迁徙路径匹配。“相当部分的模型表明，病毒迁徙顺序与候鸟迁徙在时间、空间、顺序上相当吻合。”田怀玉说。

但并非所有的禽流感病毒迁徙都和候鸟迁徙高度一致，田怀玉解释道：“野鸟中分离的禽流感毒株只有20%，还存在其他的驱动力驱动病毒传播。”

准确预测病毒进化路径

“H7N9一度被认为在长三角和珠三角区域流行。”田怀玉说，但是模型预测它会向西部和北部扩散。2014年在陕西西安等地发现H7N9，证实了田怀玉所在团队的准确预测。

“我们的家禽流向分3个层次，包括生产者、零售、消费者。”依据家禽贸易的流向图，北京师范大学团队综合运用系统发生学分析、地理空间技术和时间序列模型等方法对禽流感暴发的时空模式和疫苗对病毒进化的影响进行了研究。

“我们捕捉到的往往是病毒进化树中的某一个分支，衍化过程中的一个瞬间。”田怀玉说，以往的研究方法，由于采样有疏漏，采样点数据之间不够连续，难以看到病毒的全部传播过程。而利用系统发生学分析、地理空间技术和时间序列模型等方法能够将一个瞬间，通过纳入其他因素，还原出一个过程，进而发现病毒的动态移动网络。

100年前，被称为“全球性世纪瘟疫”的世纪大流感致使5000万人死亡。流感不是普通感冒，而是严重传染病，人类同时面临季节性流感、流感大流行和动物流感的威胁和危害。预测流感暴发一直是未解难题，地理信息学与分子生物学技术手段的全新结合，可通过对传播载体的研究，从点连成线再联接成网络，有望帮助人类摸清病毒的“航班网络”。