重磅!新冠病毒发源地或不是华南海鲜市场,中国科学家通过构建新冠病毒的“家谱”,从遗传和进化的角度找到了证据

2020年02月23日 澳洲新鲜事


中国科学家在寻找新冠肺炎的发源地上,取得了突破性进展。


来自中国科学院西双版纳热带植物园的郁文彬副研究员,联合华南农业大学和北京脑科中心的科研人员,在中国科学院科技论文预发布平台ChinaXiv上发表重要研究论文[1]。


通过遗传学分析方法,郁文彬等发现,华南海鲜市场的新冠病毒应该是从其他地方输入的。换句话说,华南海鲜市场不是新冠病毒的发源地。不过,华南海鲜市场应该是新冠肺炎的引爆点。


他们还认为,新冠病毒可能在11月中下旬就在武汉广泛传播了。还有个好消息是,与SARS病毒和MERS病毒相比,新冠病毒的变异较低


▲ 论文首页


那么中科院的科学家是如何破解谜团,得到上述结论的呢?


我们都知道,自从新冠肺炎在武汉爆发之后,科学家和医生纷纷猜测,华南海鲜市场就是新冠肺炎的源头。在2020年元旦,华南海鲜市场被关闭。


不过,武汉金银潭医院的黄朝林教授及其同事,1月24日在顶级学术期刊《柳叶刀》上披露的首批41名新型冠状病毒感染者的相关信息[2],挑战了上述假设。


在这41名首批确诊患者中,有13名患者不曾去过武汉华南海鲜市场


更重要的是,最早发病的那名患者,在2019年12月1号就发病了,他没有去过武汉华南海鲜市场。而且,在12月10日第二批发病的3名患者中,也有2人没有去过武汉华南海鲜市场。


这意味着,最早感染武汉新型冠状病毒的患者,可能是在其他某个不为人知的地方被感染的[3]。


▲ 新冠病毒图(图源:NIAID-RML)


然而,华南海鲜市场已然关闭,目前的患者临床表现也表明,有很多新冠病毒感染者没有任何症状,因此,想从流行病学的角度分析新冠肺炎的发源地,几乎是不可能完成的事情。


随着新冠病毒的基因组数据越来越多,从遗传进化的角度溯源就变得可能了


遗传学家可以通过新冠病毒的基因组信息,摸清不同新冠病毒之间的进化或亲缘关系。搞清楚谁是爸爸,谁是爷爷,谁是孙子,然后就可以给新冠病毒绘制个家谱了


有了新冠病毒的家谱,我们就可以找到新冠病毒的祖先,然后循着这条证据线,就有望找到新冠病毒的发源地。


▲ 新冠病毒图(图源:NIAID-RML)


郁文彬等首先收集了世界各地科学家共享到GISAID EpiFluTM数据库中的93个新型冠状病毒样本的基因组数据


初步分析发现,这93个新冠病毒中有140个位点的变异,其中120个位于基因编码序列中。基于此,他们将这些新冠病毒分成58种单倍型(可以简单的理解为是58个不同的新冠病毒)


结合其他数据之后,他们发现与SARS病毒和MERS病毒相比,新冠病毒的变异较低。换句话说就是:当前新冠病毒还比较稳定。这可能是因为,新冠病毒相对比较温和,免疫系统没有给它们施加太大的压力。


▲ 变异位点分析


接下来就是最重要的分析过程:分析这58个单倍型之间的进化关系,也就是绘制它们的家谱。


我这里就直接放图了,下面的图就是这58个新冠病毒的家谱。


▲ 新冠病毒不同单倍型的进化关系图谱


上面那种图乍一看很复杂。我们先看右边的那个树杈一样的东西。


你可以明显看到它是由三部分组成,最上面的A组呈浅绿色,是一只脚的形状;中间淡紫色的B组是长方形;下面的C组没有背景色,一圈小圆圈围着一个大圆圈;D组和E组分别从C组的左右伸出一角。


也就是说,这58个新冠病毒的单倍型(编号为H1-H58)被分成了A、B、C、D、E五个组。他们的关系是,A组最古老,可以说是新冠病毒的祖先了,越往后辈分越低。这是个大概的情况。


然后,我请大家注意A组中的H13,B组中的H38(粉红色)和H3(四色圆饼)还有C组中的H1(最大的那个多色圆饼)。你甚至可以忽略掉上述几个单倍型周围所有的小圆圈,把它们四个单独拎出来看。


▲ 为了便于大家结合文字看图,我再放一次这张关键的图


这样的话,你就很容易发现两条简化路线:H13→H3→H1,以及H38→H3→H1。我们可以简单地认为这两条线就是祖孙三代之间的关系。H13和H38最古老,H3居中,H1最年轻。研究人员也认为,通过系统发育网络,基本可以认为H13和H38是新冠病毒的祖先单倍型


不过研究人员也不排除还存在其他古老的单倍型,因为最早的感染者和12月初那部分感染者的数据,不包括在本研究之内。


▲ 新冠病毒两条可能的进化路径图


接下来我要告诉你的是,来自武汉华南海鲜市场的新冠病毒都是H1及其后代(H1周围那一圈),没有H13和H38;甚至整个武汉的样本中只出现了一个H3,而且与华南海鲜市场没有关系


那么更古老的、爷爷辈儿的H13和H38是从哪里的患者体内分离的呢?


H13出现在了5个深圳患者体内,他们也是广东首批确诊感染者。而H38则来自美国首例确诊患者。他们的旅行记录表明,他们在2019年12月底至2020年1月初疫情爆发期间都到过武汉,但没有华南海鲜市场暴露史。


这说明,深圳那5名H13感染者和美国的H38感染者身上的病毒,有可能是通过武汉的医院或者其他不明渠道感染的。


▲ 新冠病毒不同单倍型的地理分布图


基于以上数据,郁文彬等认为,其他科学家的猜测应该没错,华南海鲜市场的新冠病毒是从其他地方输入的。


不过,研究人员还是非常期待能有早期感染者的样本可供分析,说不定可以从这些患者体内找到H13和H38的踪迹,这对于寻找新冠病毒的发源地非常重要


希望武汉哪家医院里还保存着某个不为人知的早期患者的样本。


参考资料:

[1].http://eprint.las.ac.cn/abs/202002.00033

[2].https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(20)30183-5/fulltext

[3].https://www.sciencemag.org/news/2020/01/wuhan-seafood-market-may-not-be-source-novel-virus-spreading-globally

本文作者丨BioTalker

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