How Bird Flu Went from an Isolated Avian Illness to a Human Pandemic Threat (Part 1)
31:17 Share

她主意已定，而且很聪明。从一开始就学会了负责任地做预算。她少花一点钱，多存一点钱。当信用评分提高时，她能保持血压低。她已经摆脱了债务。她晚上在电子表格上追踪她的现金流。枯燥的理财方法会创作出乏味的歌曲，但它们听起来对你的钱包来说却相当不错。BNC银行。自1865年以来一直出色地枯燥。

这里是科学美国人科学速递，我是瑞秋·费尔特曼。音乐

自去年以来，H5N1禽流感一直占据着许多新闻头条，而且理由充分。自2024年3月以来，这种禽流感亚型已感染了1000多群奶牛，引发了人们对该病毒在哺乳动物之间传播能力的担忧。本周，科学速递将进行为期三天的深入探讨，为您带来关于禽流感的最新研究成果。

从参观奶牛场到参观尖端病毒学实验室，我们将探讨科学家们对禽流感了解了什么，以及为什么它对人类构成如此潜在的风险。今天的节目将我们带回到起点，即野生鸟群，在那里禽流感的新毒株进化和传播。我们的主持人是劳伦·杨，她是《科学美国人》杂志的健康与医学副主编。这么多红结鹬，令人难以置信。

在新泽西州南端特拉华湾的一个小沙滩诺伯里登陆点，帕梅拉·麦肯齐透过望远镜观察着一大群滨鸟。你需要移动。小的棕色的，对吗？好吧，你会看到的。就像一片红色的肚子。啊，是的，是的，是的，是的，是的。

包括红结鹬、红腹滨鹬和勺嘴鹬在内的一大群不同候鸟正在前往北极圈的长途迁徙中在此停留。这些鸟只是在视野范围内，帕姆非常想更靠近它们，而不会打扰到它们。但是有一个问题。

涨潮淹没了一个小河道，挡住了我们的去路。哇，那边好像有成吨的鸟。是的。太疯狂了。当然。所以大多数人去海滩是为了凉爽的海浪、咸咸的海风和阳光。有些人可能会去收集贝壳。但帕姆来这里收集鸟粪。就像环顾四周。

每年五月中旬，她都会在特拉华湾的各个海滩之间跳跃，收集可能含有禽流感病毒的鸟粪。在今年的收集工作的第二天，她的团队已经发现了检测出不同禽流感病毒的样本，但不是占据新闻头条的H5N1。至少目前还没有。特拉华湾的独特之处在于它是流感的热点地区。每年，这些鸟都会迁徙到这里，我们都会发现流感，而且每年都会发现不同的流感。

帕姆是一位病毒侦探。作为圣裘德流感研究与应对卓越中心监测主管，她和她的研究科学家同事每年都会访问特拉华湾。他们这样做是为了掌握在迁徙滨鸟群中积极传播的禽流感病毒。圣裘德实验室在这里做出的一个非常重要的贡献是认识到

水禽中的流感主要在肠道中复制，鸟类会将其排泄出来。那是罗伯特·韦伯斯特。他于1985年首次访问特拉华湾。罗伯特在特拉华湾开始了圣裘德的流感监测研究，这项研究已经持续了40年。大量的病毒存在于粪便中。

所以回到特拉华湾，我们不必捕捉鸟类。我们只需跟随它们，并在它们排便时从海滩上采集粪便样本。

这些滨鸟在这里排泄大量流感的原因与满月有关。确切地说，是五月的第一个满月。月球的引力导致涨潮膨胀，吸引了数千只鲎，它们在水边成群地交配。鸟类知道这是螃蟹交配季节的开始。在一个狂风肆虐的五月中旬下午，我站在诺伯里登陆点的岸边，看着这一幕展开。是的。

所以如果它在这里产卵，它就会试图使卵受精。就像在这里，你看到它的爪子是如何附着在她身上的吗？这些装甲厚重的螃蟹看起来有点像外星生物，有时又有点滑稽，因为它们在沙地上留下了奇怪的痕迹，就像不协调的Roomba机器人一样。这些古老的节肢动物钻入沙中，产下数百万个胶状卵。

这些卵为迁徙的鸟类提供了完美的自助餐，它们需要在旅程的下一阶段之前积蓄能量。不过它们很瘦，所以会待一段时间。它们并不肥胖。帕姆需要鸟类进食，因为她需要它们排便。随着时间的推移和潮水退去，首先是鸟类俯冲下来觅食，然后是帕姆紧随其后，追逐着它们的粪便。经过15年的工作，帕姆已经练就了一双识别鸟粪的特殊眼睛。

她可以对哪种粪便属于她最感兴趣的候鸟做出相当准确的初步判断。这是一个。这是一个。它可能是一只勺嘴鹬。很小。你知道，它很小。好的。是的，所以这里。这太粗俗了。但这就像一根小木棍。而红腹滨鹬往往会排泄出木棍状的粪便。

新鲜的粪便最好——潮湿但没有被潮水浸透。这增加了它含有可在实验室中进行测序的活病毒的几率。一旦帕姆发现一个有希望的、完整的粪便，她就会用棉签迅速地将样本从沙子中舀到小瓶中。

圣裘德研究中心拥有一个包含超过20,000种病毒的数据库，其中包括从特拉华湾和世界其他地方收集的各种禽流感迭代或亚型的分离株。

流感亚型通常根据两种特定的表面蛋白进行分类：血凝素和神经氨酸酶。它们代表了你在流感名称中可能看到的H和N，例如常见的季节性流感亚型H1N1和H3N2。

禽流感共有144种可能的H和N组合。多年来，圣裘德团队在特拉华湾采集的粪便样本中检测到了几乎所有亚型。其中包括我们最近一直在思考的亚型。其中确实有H5N1。

但不是来自欧洲或中国的。停留在特拉华湾的特定滨鸟可能携带的禽流感不会对家禽或人类造成危险。但是，如果基因混合正确，我们可能会看到新的致命毒株的爆发，就像目前正在美国农场肆虐的那一种一样。

根据美国农业部的数据，自2022年以来，一种致命的新的H5N1毒株已感染了超过1.7亿只家禽。这种病毒导致我们的鸡蛋价格上涨，导致数百万只鸡被扑杀，并且自2024年3月以来已感染了1000多群奶牛。

但是，要真正了解我们奶牛和鸡身上的高致病性H5N1以及它未来的走向，我们必须追溯到过去，看看野生鸟类。野生鸟类，特别是水禽，是不同流感病毒的宿主或储存库。根据它们在鸡身上引起疾病的程度，它们被归类为低致病性或高致病性。

高致病性或“高致病性”病毒（许多流感研究人员喜欢这样称呼它）可以在短短几天内消灭整个家禽群。高致病性禽流感最早的记录据信来自19世纪后期，当时被称为“禽瘟”的疾病在欧洲的家禽中肆虐。从那时起，野生鸟类到家禽的零星溢出事件就一直持续不断。

在流感领域，很明显，有一大群流感病毒感染鸟类，有时也感染动物。然后还有一小群人类流感病毒感染人类。那是Keiji Fukuda，一位退休的医生和流感流行病学家，曾在包括NAD在内的多个机构工作。

香港大学、世界卫生组织和美国疾病控制与预防中心。我们认为这些是不同的病毒群，动物流感病毒不会感染人类。这种情况在1997年发生了变化，当时香港一名此前健康的3岁男孩住院并患上了严重的肺炎。六天后，男孩去世了。

世界各地的流感研究人员都被要求帮助确定病毒的确切类型。罗伯特就是其中之一。疾病预防控制中心无法鉴定它。伦敦或荷兰也无法鉴定它，他们把病毒送到了那里。他们向我申请了全套流感病毒参考血清。

他们将这种病毒鉴定为H5，一种H5N1。没有人会相信这一点

这种病毒杀死了孩子。这震惊了科学家和公共卫生领导人，包括分子病毒学家南希·考克斯。她现在已经退休了，但在1975年至2014年期间在疾病预防控制中心工作，并在1997年领导该机构的流感部门。我们没想到会看到高致病性禽流感病毒感染人类。我们真的没想到。我们以前从未见过。

这真是出乎意料。问题像机关枪一样飞速而来。这个男孩怎么会被感染？这种病毒来自哪里？它可能是来自受感染农场的鸡蛋的实验室污染物吗？这个男孩是否与任何异常接触有关？香港是否还有其他尚未确定的病例？

每个人都希望这个孩子是一个悲惨的个例。但几个月后，他们最担心的情况变成了现实。更多的人感染了H5N1。当时也在疾病预防控制中心工作的KG与当地公共卫生官员一起处理了第一例病例，他回到了香港。——这种病毒有可能在效率方面变得更强。——好吧，更强是指它可能更适应人类，并能传播。是的，有这种可能性。

那是1997年年轻的Keiji在香港的一次新闻发布会上对记者说的话，当时疫情正在蔓延。我们正在处理一种至少在一段时间内持续存在的病毒。我们不知道，这是另一场大流行的开始吗？

调查采取了完全不同的方式。这非常严重。Keiji说，研究小组最终确定，这种病毒似乎是通过传统的活禽市场（通常被称为湿市场）传播的。在许多亚洲文化中，香港人通常购买新鲜家禽，包括鸡、鸭和鹅，这些家禽通常当场宰杀。

在公共卫生顾问的指导下，政府官员下令市场暂停销售并进行清洁，以及农场和市场扑杀所有家禽。当时，这是一个非常令人不安的决定。你知道，我们以前从未建议过扑杀如此大量的鸟类。尽管这对农民和卖家来说是一个残酷的决定，但这种策略奏效了，有效地扑灭了似乎即将爆发的疫情。

到疫情结束时，在18例确诊感染者中，有6人死于该病毒。值得庆幸的是，没有证据表明人际传播，这是引发大流行的关键。该病毒的基因序列也揭示了其可能的来源——水禽的基因痕迹。

或鹅。这是南希。我们在1997年H5N1疫情初期看到的是，我们从家禽和人类身上鉴定的病毒非常非常相似。但她表示，自1997年香港疫情以来发生了很多事情。现在这种病毒已经在全球传播，我们看到的是巨大的多样性。而且

这意味着什么？这意味着病毒有更多机会发展出更有效感染人类的能力，最终可能实现人际传播。多年来，随着H5N1在全球蔓延，它的活动就像一座沸腾的火山。

偶尔会以戏剧性的方式爆发，然后又会平静下来。每次它爆发时，病毒都会获得新的机会来调整自身，即使只是微小的调整。在整个30年期间，病毒持续进化，发生转变和变化。温迪·普里耶尔是一位科学家，她在塔夫茨大学卡明斯兽医学院研究流感进化和适应。

它是一种RNA病毒，这意味着它的复制方式很粗糙。因此，每次病毒经历复制周期时，都会不断引入细微的变化。温迪在塔夫茨的研究重点是监测野生动物中不同亚型的流感。她一直带着越来越不安的心情观察着，变化或突变是如何创造出种类繁多的H5N1病毒的，包括那些可能更擅长感染不同动物的病毒。

在COVID大流行之前，我们许多人非常担心的是，对人类健康产生重大影响的下一个大流行病将是流感。所以这是我们长期以来一直担心的问题。温迪说，H5N1不断达到突变里程碑，这让人感到不安。

我们不断走得更远，至少它还没有。至少它还没有进入许多野生动物体内，也没有在全球传播。现在，几乎每个大陆的动物体内都检测到了该病毒的谱系。H5N1已在亚洲、中东、美洲、非洲和欧洲各国的家禽中扎根。几年前，携带H5N1的鸟类数量激增，

根据联合国粮食及农业组织的数据，超过500种不同的鸟类，从海鸟到鸣禽，都检测出H5N1呈阳性。好吧，现在是的。至少它没有进入哺乳动物体内。

然后，大约在2020年和2021年，高致病性H5N1开始感染不同的哺乳动物，迄今为止已影响到超过90种不同的物种，包括郊狼、水貂、负鼠、臭鼬和啮齿动物。该病毒以前曾在偶尔的狐狸或老虎身上发现过，通常是可能吃过受感染野生鸟类的捕食者。但新感染的哺乳动物物种数量正在以前所未见的方式增长。

至少没有哺乳动物之间传播的证据。好吧，然后我们在南美洲的海洋哺乳动物身上发现了这种情况。

在2022年和2023年，这种病毒在秘鲁和智利的沿海地区各种海洋动物中传播，导致超过30,000只海狮死亡。事情发生得如此迅速，以至于科学家们怀疑它一定是在动物之间直接传播的。这种病毒蔓延到了大西洋沿岸。海豚、鼠海豚和水獭群也受到了感染。

好吧，至少它不是在我们与这些哺乳动物密切接触的环境中。好吧，现在它在奶牛身上了。没有人预料到这种病毒会袭击美国奶牛。它最初是如何进入农场的仍然是一个谜。你将在本系列三集的下一集中听到更多关于这方面的信息。但重要的是要说，科学家们确实对这种病毒是如何发生这种跳跃的有一个强烈的预感。你可能猜到了。

在北美的这些野生鸟类中，存在着各种各样的低致病性病毒，这些病毒并没有真正给我们带来很多问题，它们在这些野生鸟类中地方性传播。那是路易丝·蒙克拉。她是宾夕法尼亚大学的一个实验室的病理生物学家，该实验室正在构建禽流感病毒的家谱。通过这种称为重组的过程，这种进入的新的病毒开始与这些病毒混合。所以我们现在有了这个

各种各样的病毒混合在一起，在野生鸟类中传播，导致这些新的基因型出现。新的基因型或独特的基因谱，就像科学家们认为开始感染奶牛的高致病性H5N1一样。这种基因混合或不同流感病毒的重组发生在它们共同感染一个宿主时——一只鸟、一只动物，或者更糟糕的是，一个人。

这为基因信息的交换打开了窗口。以下是温迪再次解释路易丝所说的一些内容。你不仅有这种病毒由于复制方式粗糙而发生的常规进化，而且事实上，它的基因组位于不同的片段上，它的遗传信息实际上——这些基因位于不同的RNA片段上。

这意味着它可以取走整个基因，并用不同形式的流感将其替换掉。因此，这产生了一种全新的弗兰肯斯坦病毒，然后可以继续传播。这种病毒信息交换的过程可能会演变成更大、更致命的事情。以下是路易丝再次发言。重组是流感进化中一个非常重要的过程，因为它导致了我们所知的每一次大流行。

因此，当来自两个不同物种的病毒通过重组混合，然后产生一种宿主群体（如人类）没有任何先前免疫力的病毒时，我们通常会发生流感大流行。

但是这些病毒交换会留下痕迹，线索可以帮助像温迪和路易斯这样的研究人员追踪流感随时间和空间的进化。例如，路易斯的流感家谱模型允许实时追踪H5N1中值得注意的遗传变化。

树的分支显示了病毒粗糙复制带来的细微变化以及重组带来的巨大进化飞跃。因此，如果你对这些病毒基因组进行采样和测序，你可以利用这些突变将病例联系起来。

因此，这些基因组为这种病毒如何在不同宿主物种或种群或地理区域之间移动提供了一个很好的地图。野生鸟类有助于描绘病毒现在可能在哪里以及接下来可能去哪里。这些长着羽毛的病毒携带者有效地将流感传播到世界各地以及我们的家养动物身上。

但是路易丝、温迪、南希、KG和圣裘德的人们都很快指出，不应该责怪迁徙的鸟类和野生动物目前H5N1的盛行。这是人类监测和应对这种情况的方式。现在这些病毒的传播确实是由野生鸟类驱动的，我们需要更好地了解这些病毒如何在野生鸟类中进化。

所以我真正希望继续发生的事情是在野生鸟类中进行监测。你知道，如果没有在野生鸟类中进行这种持续的监测工作，我们就无法理解奶牛的疫情或这些人类溢出事件以及它们的来源。野生鸟类无法阻止，但可以观察它们，就像圣裘德小组每年都在特拉华湾监测滨鸟一样。

回到特拉华湾，手持装满鸟粪的小瓶和一辆紧凑型科学露营车，另一位病毒猎人正在做同样的事情。我的名字是丽莎·基彻。我是圣裘德儿童研究医院韦比实验室小组的实验室运营主管，这是一个……我们的实验室小组是一个大型流感研究实验室。

告诉我们我们现在在哪里。是的，我们坐在一辆19英尺长的玩具拖车里，这是一辆拖车式露营车，经过改装后可以作为分子生物学实验室使用。丽莎和她的小狗Jaxx一起住在这辆卡车和露营车里，生活和睡觉，旁边是小心保存的、保存在冷冻液氮中的粪便样本。这个空间对我们两个人和我们可爱的英国拉布拉多猎犬Jaxx来说很舒适。

像许多露营车一样，它有一个小厨房、浴室和一张非常舒适的床，据丽莎说。但她用临时搭建的实验台定制了这个空间。我已经把门打碎过一次，不得不更换了，因为……

她的工作区配备了防护装备、试剂、移液器、孔板和各种微型设备，包括一台PCR机，可以快速扩增帕姆前一天收集的样本中的DNA。然后可以立即对流感和H5进行PCR检测。

在我的小笔记本电脑上，我知道如果在一小时内呈阳性。所以在我开车回家的路上，我已经知道了我在这里期间这些滨鸟身上流感的流行情况。这是一个很好的第一步。在现场收集样本时，她已经处理了250个粪便样本。到本周末，该团队将收集1000个样本。稍后，样本将被运送到田纳西州圣裘德的主要实验室，以验证丽莎的初步读数。

在两年前开始这项实时监测工作之前，该团队直到样本收集大约六个月后才知道他们手头有哪些禽流感亚型。当你要花六个月的时间等待测序结果从国家实验室或圣裘德或任何大型实验室出来时，很难对病毒的传播和追踪进行流行病学研究。从后向追踪并弄清楚这一点在后勤上很困难。你可以做到，

但这通常要到一年以后，到那时你通常会面临一种完全不同的病毒。所以更快地进行这项工作是为了能够更实时地进行风险评估。但如果丽莎想真正快速，她就需要更多的数据。海滩上的粪便样本是宝贵的病毒序列来源，但它们无法提供完整的流感图景。因此，当你从粪便样本中获得流感病毒时，你必须给它命名。你必须说出它来自的物种。你怎么知道？

像解决任何谜团一样，研究人员想要回答“谁干的？”或者在这种情况下，“谁拉的？”要知道拉粪便的确切鸟类物种需要更多的测试和更多的时间。这不是她可以在露营车实验室里做的事情。这就是为什么丽莎正在与当地的野生动物生态学家合作。请看拉里·奈尔斯和他的捕鸟炮。

我们今天有什么？我们正在观察什么，我们听到的吱吱声是什么？大多数声音来自勺嘴鹬。我们捕获了近100只勺嘴鹬。我们捕获了几只红结鹬和几只红腹滨鹬。

在参观移动实验室的前一天，我和丽莎和拉里一起在海滩上。他与野生动物恢复伙伴关系共同领导特拉华湾滨鸟项目。拉里过去29年来一直在那里捕获滨鸟，作为其保护工作的一部分，

是的，他的团队使用一种叫做炮网的东西来捕捉这些鸟，因为……你看，滨鸟很难捕捉，因为很难靠近它们，因为它们习惯于在滩涂上，比如沙滩上。今天我们使用了双炮。你看，它的优势在于网，大约……40英尺长……

当我们把它连接到炮上时，网的速度非常快，在鸟类有时间反应之前就覆盖住了它们。这些鸟暂时被关在布罩的箱子里，等待拉里和其他研究人员和志愿者轻轻地把它们拉出来，收集各种数据点。在它们被放回海滩上的鲎卵盛宴之前，他们会测量鸟类的翅膀和喙，称重，并采集血液和羽毛样本。

虽然拉里有自己的研究要做，研究鸟类的生态、健康、数量以及可能威胁这些因素的东西，但他表示，与帕姆和丽莎这样的病毒侦探并肩工作是一个真正的额外收获。

是的，我的意思是，我不是病毒学家，我是生态学家，但我了解事物的生态，我认为将鸟类的生态与这些病毒的生态融合起来，这是我们应该做的。与病毒学家合作，以便我们一起弄清楚。

对于丽莎来说，直接接触滨鸟可以解锁各种关键信息。因此，当你直接从鸟类身上获取样本时，你已经知道物种了。所以这只是让事情变得更容易一些。正是在这些被称为迁徙路线的路线中，鸟类、生态学家和拥有露营车实验室的病毒学家需要会面。当禽流感病毒跳到哺乳动物身上时，它有机会发生突变，变得更像哺乳动物。这就是为什么我们对迁徙路线如此担忧的原因。

北美有四条主要的迁徙路线，被称为禽类高速公路。自从她的移动实验室投入运行以来，丽莎已经驾驶它沿着这些迁徙路线行驶了数千英里，到达了加拿大阿尔伯塔省和田纳西州西北部的地点。但这些禽类高速公路也越来越令人担忧H5N1。

这些鸟类携带这种病毒的数量更多，而且在更多可能溢出到家禽养殖场的地区。

当然，这种情况发生在奶牛场，它溢出到了牛身上。所以这种病毒现在在整个北美都很普遍，但迁徙路线很重要，因为携带它的鸟类在很短的时间内快速沿着迁徙路线移动，你有很多溢出的机会。

丽莎说，对于像H5N1这样快速变化的病毒来说，速度很重要。她可以想象她的移动实验室被扩展成一个大型生物监测网络。多个卫星实验室点缀在所有迁徙路线的上下，将基因序列传递给其他流感追踪者，如路易斯和温迪。

但也传递给试图保持他们的鸡和牛健康的农民。如果农民可以通过电脑查看仪表板，并说：“哇，我想知道流感在哪里？”那不是很好吗？他们需要知道它在野生鸟类中传播的地方。如果他们提前知道它在哪里，或者至少知道它来自哪里，他们将有机会，如果他们选择的话，提高他们的生物安全措施。

在那之前，像帕姆和丽莎这样的病毒侦探将继续密切关注H5N1令人惊讶的曲折变化。

关注鸟类及其留下的线索。我们永远无法赶上大自然母亲。我们永远无法赶上病毒及其变异方式。但如果我们能更近距离地接近它，就能更快地寻找突变。那些使病毒对抗病毒药物具有抗药性或使其更易适应哺乳动物的东西。你希望尽早知道这一点，而不是晚知道。

今天的节目就到这里，但还有更多内容即将到来。星期三收听我们关于禽流感的特别系列节目的第二部分，该节目探讨了禽流感如何史无前例地传播到牛身上。Science Quickly 由我 Rachel Feltman 与 Fonda Mwangi、Kelso Harper、Naima Marci 和 Jeff Dalvisio 共同制作。本集由 Lauren Young 报道和主持，并由 Alex Sugiara 编辑。Shana Poses 和 Aaron Shattuck 为我们的节目进行事实核查。我们的主题音乐由 Dominic Smith 创作。

特别感谢圣裘德儿童研究医院的 Michael Sheffield、野生动物恢复伙伴关系的志愿者和合作者，以及 Scientific American 的 Kimberly Lau、Dean Visser 和 Gina Briner。订阅 Scientific American 以获取更多最新和深入的科学新闻。我是 Scientific American Science Quickly 的 Rachel Feltman。下次再见。♪