新冠病毒源头究竟从何而来？Science：从新型冠状病毒基因组中对疫情爆发追踪溯源
【导读】新型冠状病毒肺炎疫情还在肆虐，相关研究人员一直在对病毒的来源进行追踪溯源。31日Science刊登了一篇文章论述Mining coronavirus genomes for clues to the outbreak’s origins，从冠状病毒基因组中寻找爆发源头的线索。详述了最近的一些科学研究结果，但结果还是没有明确的定论？病毒源头从何而来？
从冠状病毒基因组中寻找爆发源头的线索
作为长期研究蝙蝠携带何种病毒的努力的一部分，中国的研究人员检查了在广东省一个洞穴中暂时捕获的一只蝙蝠。
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这是一段病毒病原体的DNA片段，被称为2019年新型冠状病毒(2019- ncov)，它正在席卷中国，令整个世界感到恐惧。科学家们公开分享越来越多的来自患者的病毒基因全序列——根据共享所有流感数据数据库全球行动的最新统计，共有53例。人们正在对这些病毒基因组进行深入研究，试图了解2019-nCoV的起源，以及它在蝙蝠和其他物种中发现的相关病毒系谱上的位置。他们还让我们看到了这个新发现的病毒的物理样子，它是如何变化的，以及它可能如何被阻止。
华盛顿大学(University of Washington)和弗雷德·哈金森癌症研究中心(Fred Hutchinson Cancer Research Center)的生物信息学专家特雷弗·贝德福德(Trevor Bedford)表示:“(从病毒序列中)得到的最重要的信息之一是，病毒先是进入人类，然后在人类之间传播。”位于中国武汉的华南海鲜批发市场在2019-nCoV传播过程中所起的作用仍不明确，但这种排序，加上对市场环境中是否存在该病毒的采样，正在澄清它确实在扩大疫情的早期发挥了重要作用。大多数研究人员说，病毒序列也推翻了病原体来自武汉一家病毒学研究所的观点。
2019-nCoV有将近29000个核苷酸碱基，这些碱基包含产生病毒的遗传指令。虽然它是许多基因以RNA形式存在的病毒之一，但科学家们将病毒基因组转换成DNA，其碱基简称为A、T、C和G，以便于研究。许多关于2019-nCoV序列的分析已经出现在virological.org、nextstrain.org、bioRxiv等预印本服务器上，甚至出现在同行评审的期刊上。中国研究人员共享这些序列，使世界各地的公共卫生实验室得以开发自己的病毒诊断方法。目前，已有18个国家发现了这种病毒。(关于此次疫情的科学新闻可以在这里找到。)
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在第一个2019-nCoV序列问世后，研究人员将其放置在已知的冠状病毒的族谱上，发现它与蝙蝠的亲缘关系最为密切。1月23日，由武汉病毒所冠状病毒专家石正丽领导的研究小组在bioRxiv上报道，2019-nCoV病毒序列与蝙蝠病毒相似，为96.2%，与导致严重急性呼吸系统综合症(SARS)的冠状病毒相似度为79.5%。SARS也是17年前在中国爆发的。SARS冠状病毒与蝙蝠病毒有着相似的密切关系，而序列数据提供了一个有力的证据，证明它是从果子狸的冠状病毒跳到人体内的，而果子狸与人类的SARS病毒相差只有10个核苷酸。这就是为什么许多科学家怀疑在蝙蝠和2019-nCoV之间存在一个或多个“中间”宿主物种的原因之一。
根据Bedford的分析，石正丽团队强调的蝙蝠冠状病毒序列，被称为RaTG13，与2019-nCoV有近1100个核苷酸的不同。在他共同创建的网站nextstrain.org上，Bedford创建了冠状病毒家谱(见下图)，其中包括蝙蝠、果子狸、SARS和2019-nCoV序列。(这些树是交互式的——通过在它们上面拖动鼠标，很容易看出序列之间的异同。)
Bedford对RaTG13和2019-nCoV的分析表明，这两种病毒在25到65年前有一个共同的祖先，这是他通过结合病毒之间核苷酸的差异和其他冠状病毒的假定突变率得出的估计。像RaTG13这样的病毒要几十年才能变异成2019-nCoV。
另一种由冠状病毒引起的人类疾病中东呼吸综合征(MERS)也与蝙蝠病毒有关。研究已经建立了一个令人信服的案例，它从骆驼跳到了人类身上。来自Shi的bioRxiv论文的系统发育树(见下)使得 camel-MERS的联系很容易被发现。
病毒在人群中传播的时间越长，就有越多的时间产生突变，以区分受感染人群中的菌株。鉴于迄今分析的2019-nCoV序列最多相差7个核苷酸，这表明病毒是最近才进入人体的。但究竟是哪种动物将病毒传播给人类仍然是个谜。
强有力的证据表明，市场在2019-nCoV的传播中起了早期作用，但它是否是疫情爆发的源头仍不确定。许多最初确认的2019-nCoV案例——一份报告中第一批41个案例中有27个，另一份报告中47个案例中有26个——都与武汉市场有关，但高达45%的案例(包括最早的几个案例)与武汉市场无关。这就提出了这样一种可能性，即最初进入人类的还有其他地方。
据官方通讯社新华社报道，武汉华南海鲜市场的“环境采样”发现了2019-nCoV存在的证据。在检测的585个样本中，有33个样本在2019-nCoV检测中呈阳性，所有样本都在这个巨大市场的西区，那里是野生动物的销售地。“来自菜市场的阳性检测非常重要，”悉尼大学的进化生物学家爱德华·霍姆斯(Edward Holmes)说。“如此高的检测阳性率强烈暗示，市场上的动物在病毒的出现中扮演了关键角色。”
然而，目前还没有关于样本的预印本或官方科学报告，因此尚不清楚哪些动物被检测出阳性。斯克里普斯研究中心的进化生物学家克里斯蒂安·安徒生说:“除非你不断地将病毒从一个单一物种中分离出来，否则很难尝试确定什么是自然宿主。”
一个可能的解释是，如果有一批最近被感染的动物在不同的市场上出售，那么病毒是在哪里首次进入人类的呢?或者一个受感染的动物商人可能把病毒传播给不同市场的不同人。或者，贝德福德认为，这些早期病例可能感染了不易传播和传播出去的病毒。贝德福德说:“只要从市场(环境采样)中提取一两个序列，就能说明发生了多少人畜共患病，以及它们是什么时候发生的，这将非常有帮助。”
研究小组将他们困在洞穴中的蝙蝠的粪便和其他身体样本送往武汉病毒学研究所，以寻找冠状病毒。
由于缺乏关于疫情起源的明确结论，各种理论盛行，有些在科学上站不住脚。一项由北京大学的Weiji领导并在《医学病毒学杂志》网站上发表的序列分析报告获得了大量的媒体报道，该报告指出“蛇是2019年—nCoV最有可能的野生动物水库。”然而，某些专家们却嘲笑这一发现。
阴谋论也比比皆是。加拿大广播公司(CBC)的一篇新闻报道称，加拿大政府驱逐了在温尼伯实验室(Winnipeg lab)研究危险病原体的中国科学家。这篇报道在社交媒体上被歪曲，称他们是间谍，偷偷传播了冠状病毒。武汉病毒学研究所是中国首屈一指的研究蝙蝠和人类冠状病毒的实验室，它也受到了攻击。《华盛顿邮报》(The Washington Post)一篇聚焦该设施的文章的标题写道:“ 专家揭穿了将中国的冠状病毒与武器研究联系起来的边缘理论。”
对该研究所的担忧早于此次疫情爆发。《自然》杂志在2017年发表了一篇报道，称该杂志正在建设一个新的四级生物安全实验室。Rutgers University, Piscataway的分子生物学家理查德·埃布赖特(Richard Ebright对危险病原体的研究提出警告的历史由来已久。他还在2015年批评了一项实验，该实验对一种在中国蝙蝠中传播的类似sars的病毒进行了修改，以确定这种病毒是否有可能导致人类患病。本周早些时候，Ebright质疑贝德福德计算的准确性，即ratg13(武汉病毒学研究所持有的病毒)和2019-nCoV之间至少存在25年的进化距离，认为突变率可能是不同的，因为它在人类之前通过了不同的宿主。Ebright告诉ScienceInsider, 2019-nCoV的数据“与进入人类人口的数据一致，要么是自然事故，要么是实验室事故。”
石没有回复《科学》杂志的邮件，但她的长期合作伙伴、生态健康联盟的疾病生态学家彼得·达萨克驳斥了埃布赖特的推测。Daszak说:“每当出现一种新疾病、一种新病毒时，都会出现同样的情况: 这是一种外溢或一种制剂或一种生物工程病毒的释放。”“这太遗憾了。人类似乎无法抗拒争议和这些神话，但它正盯着我们的脸。野生动物中病毒的多样性令人难以置信，而我们只是触及了皮毛。在这种多样性中，有些病毒会感染人类，而在这个群体中，有些病毒会致病。
来自武汉病毒学研究所和生态健康联盟的一组研究人员在中国各地的洞穴中捕获了蝙蝠，就像这只在广东的洞穴中，以采集它们的冠状病毒样本。
Daszak和Shi的团队8年来一直在中国各地的洞穴中捕捉蝙蝠，采集它们的粪便和血液样本，寻找病毒。他说，他们已经采样了1万多只蝙蝠和2000多种其他物种。他们发现了约500种新型冠状病毒，其中约50种与SARS病毒的亲缘关系较近，包括ratg13——这是他们2013年从云南省莫格朗的一个洞穴采集的蝙蝠粪便样本中发现的。Daszak说:“我们不能仅仅因为这种来自云南的病毒与新发现的病毒具有高度的序列一致性，就认为它是起源。”他指出，目前只发现了一小部分感染蝙蝠的冠状病毒。“我预计，一旦我们在中国南部和中部进行了一次又一次的采样，我们将发现许多其他病毒，其中一些将更接近(2019-nCoV)。”
Daszak说，找出是什么引发了当前的疫情，这不仅仅是一种“好奇的兴趣”。“如果我们找不到源头，它可能仍然可能感染某个农场，一旦疫情爆发蔓延，很难阻止。但关于它的真正起源，目前还没有定论。”
来源地址：
https://www.sciencemag.org/news/2020/01/mining-coronavirus-genomes-clues-outbreak-s-origins
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