跑得够快，就能摆脱病毒？这项研究成果为传染病防控提供新策略

12月3日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所傅雄飞团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了一项突破性研究成果，揭示了生物迁徙与病毒传播之间的复杂关系。深圳先进院为该研究唯一单位。

研究团队发现，生物在进行有方向性的迁徙运动时，会对病毒传播有抑制作用，挑战了“生物的迁徙行为会促进或加速病毒的传播”的传统观点。该研究为公共卫生策略提供了新视角，强调通过调节宿主的迁移行为或病毒的感染特性有望控制传染病传播，有助于在流行病学背景下更好地理解和制定传染病的防控策略。

揭示“迁徙淘汰”背后机制

传统观点认为，携带病毒的生物在迁徙过程中，一般会加速病毒的传播。但最近有生态学研究表明，迁徙对病毒传播有抑制作用，北美帝王蝶就是一个典型例证：长距离迁徙的帝王蝶相较于不迁徙的同类，感染寄生虫病的几率要低得多，而这一现象的背后机制目前尚不清楚。

自2017年起，傅雄飞团队围绕细菌-噬菌体在空间上共迁徙的定量理解展开研究，发现只有在有方向型的空间扩张迁徙下，宿主的运动才会抑制病毒的传播，且在速度足够快时，病毒感染者甚至能被清除出迁徙群体。

研究团队认为这是微生态系统下的“迁徙淘汰”现象，即通过迁徙行为淘汰掉群体中的病毒感染者，从而维持群体健康。但究竟是什么导致了“迁徙淘汰”？为了弄清该现象背后的机制，科研团队经过长达7年的研究，不断实验，反复试错，深入分析数学模型，最终发现了其中的奥秘。

“在分析数学模型中细菌的动力学过程中，我们发现在感染区和未感染区交界的区域，病毒感染者和健康宿主之间存在有序的空间位置分布差异这一关键因素。”负责开展实验工作的论文第一作者、助理研究员张易深介绍，这意味着，细菌的趋化运动速度越快，病毒传播范围越小，甚至感染病毒的个体能从整个迁徙群体中清除出去。

为传染病防控提供新策略

过去，针对病毒传播的研究大多依赖流行病学调查及经验性理论，尚缺乏实验体系的验证。

基于前期的发现，研究团队突破性地运用合成生物学技术，利用大肠杆菌及其病毒——M13噬菌体，构建了模拟“宿主-病毒”互相作用的实验室系统，利用数学模型预测及指导实验，成功在实验上印证了生态学中“迁徙淘汰”这一假说。他们观察到，在有方向性的运动中，相对于健康生物体而言，携带病毒的生物体处于后方位置，这种空间分布差异导致病毒感染者更容易被淘汰出去。

这项研究不仅为解决其他病毒传播问题提供了新的策略和实验手段，还有望为公共卫生领域应对传染病传播提供新思路。

通讯作者、深圳先进院合成所傅雄飞研究员介绍，该研究解释了群体层面生物的“迁徙淘汰”机制，在流行病学背景下制定防控策略时，可以综合考虑生态与行为因素的相互作用，并进一步通过定量调控生物迁移行为或病毒感染特性等关键参数，应对传染病的传播。

编辑 秦涵 审读 伊诺 二审 周梦璇 三审 刘思敏