Nat Commun｜候鸟迁徙路线图是禽流感全球传播预测图

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省流总结：该研究通过整合病毒基因组学与鸟类移动生态学，揭示了候鸟迁徙在高致病性禽流感病毒（HPAIV）H5Nx全球传播中的关键作用，并识别出面临暴露风险的鸟类物种。


-文献速递-
标题：Synchrony of Bird Migration with Global Dispersal of Avian Influenza Reveals Exposed Bird Orders
鸟类迁徙与禽流感全球传播的同步性揭示了暴露的鸟类目
通讯单位：美国普林斯顿大学/北京师范大学
期刊：Nature Comminications
分区：综合一区/JCR Q1
影响因子：15.7（2024）/17.2（5年）
发表时间：2024.2.6

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一、 研究背景与核心科学问题

高致病性禽流感病毒（HPAIV）H5，特别是2.3.4.4分支，自2014年以来对家禽业和野生鸟类造成了巨大损失，并存在溢出到人类的潜在风险。野生候鸟迁徙被认为是其全球传播的重要生态机制，但这一机制此前缺乏基于多物种鸟类移动数据的量化验证。同时，不同物种在何时、何地暴露于病毒尚不清楚。本研究旨在解决两个核心问题：

1、季节性鸟类迁徙如何促进HPAIV H5的全球传播？

2、哪些鸟类物种（目级水平）在病毒传播路线的起源地和目的地面临暴露风险？


二、 研究方法与数据整合

研究采用了独特的跨学科方法，整合了多种数据源和分析技术：

• 病毒基因组数据：从GISAID数据库获取了H5N1病毒2.3.4.4分支（2010-2017年和2018-2023年）和2.3.2.1分支（2010-2017年）的血凝素（HA）基因序列，用于构建时间标定的系统发育树。
• 鸟类移动数据：从Movebank等平台收集了全球范围内10个目、96个物种、超过3542只个体鸟类的追踪数据。
• 环境数据：利用气候、植被、土地覆盖等环境变量，通过物种分布模型（SDM）模拟了不同鸟类目在全年各月的分布概率。
• 分析框架：
  
  • 系统发育地理学分析：推断病毒谱系在不同地区间的传播历史和路线。
  • 广义线性模型（GLM）：量化比较季节性鸟类迁徙、活禽贸易和家禽种群规模对病毒扩散的相对贡献。
  • 同步性分析：通过计算病毒谱系迁移频率与鸟类目分布概率之间的相关性，识别在特定传播路线上可能暴露的鸟类目。
    

三、 主要研究发现

1. 候鸟迁徙是HPAIV H5 2.3.4.4分支全球传播的主要驱动力

通过贝叶斯模型选择分析发现，季节性鸟类迁徙是解释H5N1 clade 2.3.4.4病毒全球传播的最强预测因子，其统计支持度远高于活禽贸易和家禽种群规模。

• 对clade 2.3.4.4 (2010-2017)：季节性鸟类迁徙的后验概率（PP）为0.88，贝叶斯因子（BF）为56。
• 对clade 2.3.4.4 (2018-2023)：季节性鸟类迁徙的后验概率（PP）为~1，贝叶斯因子（BF）>16565，支持力度极强。
• 相反，活禽贸易的作用不显著或不一致。
  

2. 病毒传播与鸟类年周期存在显著的季节同步性

对病毒传播路线的分析显示，H5N1 clade 2.3.4.4的传播具有明显的季节性规律，并与北半球候鸟的迁徙周期高度吻合。

• 北向传播（从南到北）：主要发生在越冬期和春季迁徙期。
• 南向传播（从北到南）：主要发生在秋季迁徙期。
• 秋季的病毒传播事件数量和频率均高于春季，这与鸟类在繁殖后种群数量更大、秋季迁徙规模更大相一致。
  

3. 识别出在病毒传播关键节点上暴露的鸟类物种

同步性分析揭示了在特定病毒传播路线的起源地或目的地，其病毒迁移频率与某些鸟类目的分布概率显著相关，表明这些鸟类可能在该地暴露于病毒。对于2018-2023年流行的clade 2.3.4.4b病毒，研究发现：

• 鹳形目（Ciconiiformes）：从欧洲向南迁徙与病毒从欧洲传播到非洲同步，表明鹳形目在从欧洲南迁时可能暴露。
• 雀形目（Passeriformes）：向南迁徙至非洲与病毒从西亚传播到非洲同步，表明雀形目在迁往非洲时可能暴露。
• 鹈形目（Pelecaniformes）：从日本/韩国向北迁徙与病毒从日本/韩国传播到俄罗斯同步，表明鹈形目在向北迁徙时可能暴露。
  

对于早期（2010-2017年）的clade 2.3.4.4病毒，研究还发现了雁形目（Anseriformes）和鹰形目（Accipitriformes）的关联。

重要提示：值得注意的是，雀形目（Passeriformes，如麻雀、莺等） 在禽流感研究中很少被关注，此研究结果提示它们可能在病毒传播生态中扮演了未被重视的角色。

4. 不同病毒分支的传播模式存在差异

与clade 2.3.4.4不同，clade 2.3.2.1病毒的传播没有显示出明显的季节性。这表明该分支的病毒遗传多样性可能更多由家禽贡献，而未在野生鸟类中形成地方性流行。这反过来也印证了clade 2.3.4.4可能已在野生鸟类中建立了稳定的储存库。


四、 研究结论与意义

• 量化证实了候鸟迁徙的核心作用：本研究通过严谨的模型，直接量化了候鸟迁徙是H5N1 clade 2.3.4.4全球传播的主导因素，而非活禽贸易。
• 揭示了“何时何地何种鸟”的风险框架：研究构建了一个将病毒传播的时空动态与特定鸟类目的行为联系起来的框架，为精准监测提供了关键信息。例如，在秋季迁徙期，于非洲监测雀形目，或在春季，于繁殖地监测相关水鸟，可能更有效。
• 强调了被忽视的物种：研究结果指出，除了常被关注的雁形目（水禽）外，鹳形目、雀形目、鹈形目和鹰形目等鸟类在HPAIV传播生态中的作用值得进一步研究。
• 对监测和防控的启示：研究强调，为了应对传播力更强、毒力更高的HPAIV H5在野生鸟类中的传播，必须加强全球监测。而有效的监测策略需要基于对鸟类行为和病毒传播生态的深入理解。应在病毒传播的关键节点（如迁徙路线的起点和终点）和针对关键物种（本研究识别出的鸟类目）加强监测力度。
  

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cite：Yang Q, Wang B, Lemey P, et al. Synchrony of Bird Migration with Global Dispersal of Avian Influenza Reveals Exposed Bird Orders. Nat Commun. 2024;15(1):1126. Published 2024 Feb 6.

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来源：medsearch，原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45462-1?sessionid=