作者：生物技术君

北京时间3月18日，来自美国斯克利普斯研究所、英国爱丁堡大学、美国哥伦比亚大学、澳大利亚悉尼大学和美国杜兰大学的联合研究团队在《Nature Medicine（自然医学）》上发表文章，阐明新型冠状病毒（SARS-CoV-2）是自然进化的产物，并提出其最有可能的两种起源。

该研究团队对SARS-CoV-2及其相关病毒的公共基因组序列数据进行分析，没有发现任何证据表明该病毒是在实验室制造或以其他方式设计的。

该研究通讯作者、斯克利普斯研究所免疫学和微生物学助理教授Kristian Andersen说：“通过比较已知冠状病毒株的基因组序列数据，我们可以确定SARS-CoV-2是通过自然过程产生的。”

去年12月31日，中国向世界卫生组织通报了一种新型冠状病毒的爆发，该病毒引起了严重的新冠肺炎疾病（COVID-19）。截至2020年3月17日，全球累计确诊病例已超过18万，虽然更多的轻度病例可能未被确诊，但该病毒已造成超过6600人死亡。

疫情开始后不久，中国科学家对SARS-CoV-2的基因组进行了测序，并以最快的速度将数据分享给全世界的研究人员。由此产生的基因组序列数据显示，中国相关部门迅速发现了这种流行病，SARS-CoV-2在一次传入人类种群后开始在人际间传播，且导致COVID-19病例数量一直在增加。Andersen及其他几家研究机构的合作者利用这些测序数据，通过重点研究SARS-CoV-2的几种典型特征来探索其起源和进化。

已知冠状病毒利用许多不同的蛋白质复制并入侵细胞，但刺突蛋白（Spike蛋白）是其用来与受体（另一种充当类似通往人体细胞通道的蛋白质）结合的主要表面蛋白。在刺突蛋白与人体细胞受体结合之后，病毒膜与人体细胞膜融合，使病毒基因组进入人体细胞，开始感染。

在这项研究中，研究团队重点关注了刺突蛋白的两个重要特征：1、受体结合域（RBD）：一种抓住宿主细胞的钩子；2、裂解位点，一种允许病毒打开并进入宿主细胞的分子开罐器。

自然进化的证据

科学家们发现，SARS-CoV-2刺突蛋白的RBD部分已经进化成能有效靶向人体细胞外部的一种分子特征，即血管紧张素转化酶2（ACE2）。ACE2是已知的SARS-CoV-2受体。事实上，由于SARS-CoV-2刺突蛋与人体细胞的结合如此有效，因此科学家们认为这是自然选择的结果，而不是基因工程的产物。

图片来源：Nature Medicine

有关SARS-CoV-2骨架（整体分子结构）的数据也支持了自然进化的证据。如果有人试图设计一种新的冠状病毒作为病原体，那么他们将从一种已知会导致疾病的病毒骨架中构建这种病毒。但科学家们发现，SARS-CoV-2的骨架与已知的冠状病毒有很大不同，并且大部分与蝙蝠和穿山甲中发现的相关病毒相似。

Andersen说：“病毒的这两个特征，即刺突蛋白RBD部分的突变及其独特的骨架，排除了实验室人为操作SARS-CoV-2来源的可能性。”

英国惠康基金流行病负责人Josie Golding博士说：“Andersen及其团队的研究结果对坊间流传的关于SARS-CoV-2起源的谣言提出了重要的基于证据的观点。病毒是自然进化的产物，这可以有效遏制对蓄意基因工程的任何猜测。”

病毒的可能来源

根据基因组测序分析，Andersen及其团队认为，SARS-CoV-2最可能的起源遵循以下两种可能的情况之一。

第一种情况

病毒通过在非人类宿主中的自然选择进化到目前的致病状态，然后跳到人类中。这就是以前冠状病毒爆发的原因，即人类在直接接触到果子狸（SARS）和骆驼（MERS）后感染了冠状病毒。研究人员认为，由于SARS-CoV-2病毒与蝙蝠冠状病毒非常相似，因此蝙蝠是SARS-CoV-2病毒最有可能的宿主。然而，目前还没有关于蝙蝠与人类直接传播的记录，这表明蝙蝠和人类之间可能存在一种中间宿主。在这种情况下，SARS-CoV-2的刺突蛋白的两个显著特征（与细胞结合的RBD部分和打开病毒的裂解位点）都会在进入人类之前进化到目前的状态。在这种情况下，一旦人类被感染，如当前一样的流行病就会迅速出现，因为病毒已经进化出使其具有致病性并且能在人与人之间传播的特征。

第二种情况

病毒的非致病性版本从动物宿主跳到人类，然后在人类中进化到目前的致病性状态。例如，一些穿山甲冠状病毒具有与SARS-CoV-2非常相似的RBD结构。来自穿山甲的冠状病毒可能已经直接或通过像果子狸或雪貂这样的中间宿主传播给人类。

此外，SARS-CoV-2的另一个独特的刺突蛋白特征（裂解位点）可能是在人类宿主体内进化而来的。它可能是在流行病开始前通过人类种群中有限的未被检测到的循环而进化来的。

研究人员发现，SARS-CoV-2的裂解位点似乎与禽流感病毒株的非常相似，后者的裂解位点已经被证明很容易在人与人之间传播。SARS-CoV-2可能已经在人类细胞中进化出了这样一个毒性很强的裂解位点，并很快引发了目前的流行，因为冠状病毒可能已经变得更有能力在人与人之间传播。

该研究合著者、英国爱丁堡大学的分子进化生物学家Andrew Rambaut警告说：“目前很难甚至不可能知道哪种情况最有可能发生。如果SARS-CoV-2以目前的致病形式从动物源进入人体，那么它将增加未来爆发的可能性，因为导致疾病的病毒株仍可能在动物种群中传播，并可能再次进入人体。而非致病性冠状病毒进入人群并随后进化出类似SARS-CoV-2的特性的几率较低。”

参考文献：

Andersen, K.G., Rambaut, A., Lipkin, W.I. et al. The proximal origin of SARS-CoV-2. Nat Med (2020). https://doi.org/10.1038/s41591-020-0820-9

责任编辑：杰尼龟

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