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新型冠狀病毒到底從哪裡來?

作者:無奶樹(公眾號ID:biokiwi)

本文關鍵詞:新型冠狀病毒 蝙蝠 中間宿主 傳染時間

作為一個志在生物科普的自媒體,我們既希望能盡快把和新型冠狀病毒相關的信息盡快告訴大家,但也希望能把一些我們本來就很關注的,生物科研相關的內容告訴大家

因此這裡整理了病毒爆發以來的一些報導文獻和報告,來告訴大家:除了醫療工作者,科研工作者也在努力奮戰,並取得了一定的成果。也希望能安撫大家心中對新型冠狀病毒的緊張感。

限於篇幅關係,我們會將內容分為幾個部分來講述,並盡可能地跟進相關的研究。今天我們先來看看,新型冠狀病毒傳染的源頭到底是哪裡?這個源頭這麽難找嗎?

蝙蝠是幕後大boss嗎?

如果問傳染源的動物是什麽,好幾個答案可能會在你腦海裡冒出來:蝙蝠,尤其是中華菊頭蝠,好像還有說是中華馬蹄蝠?還有說法是吃了蝙蝠,人又吃了蛇等等……

感覺答案非常混亂呢,不過似乎和蝙蝠脫離不了關係。

最開始是通過基因測序獲得了病毒的全基因組,之後再和已知的冠狀病毒比對,發現最相似的冠狀病毒來自於可以寄生於蝙蝠的一種,相似度在88%左右[1]。而SARS的相似度比80%還要低。

這就好像一個找茬遊戲,新型冠狀病毒這幅畫,和這個病毒有幾十個不同,和那個有十幾個不同,而和最像的可能只有八九個不同。

那麽他們長得既然很像,也就有很相似的表型,因此也可能都是來自蝙蝠的。

但88%的相似其實仍然隔著很遠的距離,舉個例子,人和黑猩猩基因組的相似性是98%-99%,那麽新型冠狀病毒和這個病毒還是差得有點遠的。

而病毒研究所的石正麗老師卻給這個找茬遊戲提供了更好的選擇[2]

他們團隊提供了和新型冠狀病毒只有一兩個不同的找茬結果,這個結果指向了一種中華菊頭蝠裡的冠狀病毒,相似度高達96%。除了基因組上的找茬,他們還通過血清學、電子顯微鏡觀察、受體結合情況等等檢驗,確定了這是目前最接近正確答案的一個結果

同時他們還利用了細胞以及轉入ACE2蛋白的小鼠作為疾病模型來感染病毒,進一步確認了這種新型病毒的感染方式——極大可能是通過結合人的ACE2蛋白實現的感染。

而之前在丁香醫生的疫情公告裡出現過的中華馬蹄蝠,則是名字的混淆導致的:中華菊頭蝠的英文名是Chinese horseshoe bat,直譯就成了中華馬蹄蝠[3]

但是中國分類學上的命名是中華菊頭蝠,為了避免混淆,現在疫情公告上的名稱也改過來了。

難道是直接吃蝙蝠傳染的嗎?

再說回剛剛討論的傳染源。

蝙蝠本身因為奇特的免疫系統,能攜帶多種病毒但仍能正常存活,而蝙蝠攜帶的病毒往往較難直接傳播到人身上,而且之前爆發的SARS和MERS病毒則是來源於中間宿主,果子狸和駱駝

所謂中間宿主,可以理解為,蝙蝠身上帶著的病毒先是傳染給了果子狸或駱駝,之後人吃了未煮熟的果子狸駱駝,或者可能飼養過程中接觸、劃傷,亦或者其他比如空氣傳播的方式,導致了最終人的感染。

那新型冠狀病毒的中間宿主是什麽呢?

最早的說法是,可能來自[4]。但是這個卻不是相對靠譜的找茬比較的方法,有點像是一種推理:病毒自身不能存活,是要寄生在生物體內的。那麽什麽樣的生物最適合病毒生存呢?研究者運用密碼子偏好性來研究。

為了方便我們還是舉個例子吧。我們知道蛋白的翻譯過程需要“搬運工”(tRNA)識別三個鹼基,而我們有ATCG四種鹼基,這就有4x4x4總共64種搬運工。

這些搬運工在每個動物裡面都差不多,也基本都是64種,這64種搬運工則需要分工搬運20種氨基酸,這時不同動物體內就出現不同意見了。

有的動物對於這個氨基酸比較喜歡搬運工小李,但別的動物比較喜歡搬運工小張,這裡就有了差異。

而病毒在宿主體內翻譯蛋白也需要搬運工,那麽就開始找什麽動物的搬運工和病毒比較像呢?

最後研究者找到了蛇。

方法乍看起來很靠譜,但很快引起了人們的質疑[5]

一是對於不同動物有的隻研究了幾萬個搬運工,有的研究了幾千萬個,這顯然“不公平”,得出來的結果缺乏準確。

另一個則是,當你用SARS、MERS或者其他蝙蝠宿主的病毒去進行這個推理的話,最後的結果也是蛇

顯然我們不能隻關注於“搬運工”,可能還需要考慮很多的因素再來推理。這個方法看樣子不太可靠。

另一個研究方法則把目標指向了另一種可能的動物——水貂[6]

這個則是根據已有的數據庫信息作為訓練集,利用深度學習的方法,模擬出了病毒可能的感染方式和感染能力,之後再對比發現,水貂可能是中間宿主。

深度學習的預測方法考慮的可能更全面,但是中間的過程都被忽略了,可能只能模擬出感染的可能性。

而這個預測結果是否準確,我認為還需要有實地考察的檢驗才能知道。

雖然曾經溯源找到果子狸的管軼老師去了武漢說相關的檢驗無法展開[7],但是從目前中國疾控中心的消息看,研究者已經在華南海鮮城市場檢測到了陽性樣本[8],找到起來應該是中間宿主應該是指日可待。

但事情好像沒有那麽簡單

1月24日發布在醫學期刊《柳葉刀》上的關於最早的41個病人的描述[9],出現了一些變化:之前一直說的患病者都來自於華南海鮮城,但是最早有三個病人,都沒有接觸過海鮮城

而這41個人中,有13個人和海鮮城沒有關係

此外最早的病例從12.8變成了12.1左右就有了,圖中藍色表示未接觸海鮮城,紅色表示接觸了海鮮城(圖源:Huang C, et al.)

這可能說明,華南海鮮城並不是新型冠狀病毒的真正來源[10]

而另外有一項時間預測的分析[11],研究者結合了目前發布的27個基因組,運用分子進化軟體BEAST預測了這些病毒的最初祖先(the most recent common ancestor,簡稱 TMRCA)可能在什麽時候出現。

如果還是以找茬遊戲作為一個比喻,我們通過找茬可以找到這27個圖裡面都各自有些什麽不同的地方,那麽通過構建它們之間的關係,再結合上預測的改變速度,我們可以推測這些不同是經過了多長時間變出來的。(實際的算法可以看參考資料[12]

直接看結果的話,預測的時間在10.1-12.22範圍內,參考值是12.2左右。

這也進一步說明了預測的感染時間可能和第一例病人吻合,也可能還要再往前推前不少

其實這個結果也不是很出意料:

2003年的SARS病毒最早是在11月中出現,直到12月15日才報告了第一例病例

而中東呼吸系統綜合征MERS,最早的病例在2012年6月的一位沙特患者出現,而追溯分析卻將傳染源追溯到了4月份約旦的一次醫院肺炎爆發。

這樣來看,新型冠狀病毒出現的時間可能比現在知道的還要早:要麽可能是本身就已經在動物中存在了,在轉運過程中進入了華南海鮮城;也可能是那位12.1報導的病人那樣,有人感染了再進入到海鮮城進一步地傳染

這顯然給科學家提出了更大更複雜的難題。

現在做個總結來回答題目的問題:

這個病毒可能從中華菊頭蝠中的某個冠狀病毒開始出現,並逐漸開始進化可以跨物種感染;

之後這個病毒被傳播到某類中間宿主,較大可能是哺乳動物,而不是蛇,說不定可能是水貂;

在之後這個動物可能被帶到了華南海鮮城,或者在這之前先感染了某個或幾個人,而這些人又去了華南海鮮城;

最後導致了後面大家看到的逐步爆發。

這個問題的逐步解答能幫助疫情的進一步控制以及認識到如何才能避免相關事件再次發生。

雖然看起來還有些模糊,不過值得高興的是,相較於17年前,科學家們的速度更快了

目前一個月內,我們已經進行了至少35個病例病毒的全基因組測序,並開發出準確高效的核酸試劑盒

同時也觀察並分離出了新型冠狀病毒,進一步確定了病原體,並為後續的治療方法、疫苗研發提供了基礎。

而這些在17年前,從02年12月發現到03年4月發現,這經歷將近5個月的時間。

相信科學家們,會努力朝著問題的真相不斷努力!

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