作者:李海鹏 潘逸萱 赵方庆 苏枭 来源:科学网 发布时间:2020/2/12 15:48:10
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科普:新型冠状病毒源于自然 而非实验室

 

冬春交接之际,新型冠状病毒(2019-nCoV,或COVID-19)引起的肺炎正以迅雷不及掩耳之势威胁着人民的生命健康,迫使14亿人一夜间绷紧了神经,采取了一系列的防控措施,比如戴口罩,勤洗手,少外出。每个人都在屏息关注病毒传播速度和其所致死亡率,也在关心着战斗在疫情第一线的医生和护士,关心着自己和亲人的健康。在此新型冠状病毒防控的紧要关头,新型冠状病毒系“实验室人造病毒”的言论充斥着网络,混肴视听,让人莫衷一是。然而,目前的研究发现,导致这一疫情的原因很可能是由于新型冠状病毒悄悄地从蝙蝠经过中间宿主穿山甲传播给人,进而引发了这场灾难。

通过对2月4日前国内外科学家发表的71篇新型冠状病毒相关论文(中科院上海生命科学信息中心搜集)进行分析总结,综合考虑穿山甲携带冠状病毒的科学研究论文(Liu et al., 2019, Viruses),以及2月7日华南农业大学从穿山甲中分离出的和新型冠状病毒相似度达99%的毒株的报道,总结出了新型冠状病毒来自于自然界的这一科学结论。其中图1清晰地说明了此次的新型冠状病毒、SARS病毒、中东呼吸综合征冠状病毒(MERS病毒),与蝙蝠和中间宿主之间的关系。

图1、新型冠状病毒,SARS病毒,中东呼吸综合征冠状病毒,蝙蝠和中间宿主的关系。结论来自于71篇最新的新型冠状病毒相关的科学研究论文,穿山甲携带冠状病毒的科学研究论文(Liu et al., 2019,Viruses),以及2月7日华南农业大学从穿山甲中分离出的、和新型冠状病毒相似度达99%的毒株的报道(科学研究论文和数据待发表,所以标示为待检验)。修改自自然-微生物学评论(Cui et al., 2019, Nature Review Microbiology),供图:施怿、林欣。

新型冠状病毒和SARS病毒以及其它的冠状病毒比较起来,究竟有什么差别呢?其实,它们的基因结构几乎一模一样(图2);这些病毒极简洁又高效,几乎没有多余的序列,整个基因组均被编码蛋白质的基因占据了。另外科学家们还发现,新型冠状病毒和穿山甲携带的冠状病毒(数据和文章待发表,仍需进一步检验)很可能进化关系最近,序列的差异仅为1%;其次为蝙蝠携带的冠状病毒,序列的差异仅约为4~11%;与SARS病毒的序列差异约为30%。另外特别重要的是,我们比较了新型冠状病毒和蝙蝠携带的冠状病毒的基因组序列,发现这些序列差异散布在整个冠状病毒的基因组中,并非聚集于某一区域(图3)。这些均是新型冠状病毒源于自然界的重要证据。

图2、新型冠状病毒、蝙蝠携带的一种冠状病毒、SARS病毒结构的比较,每个彩色方块代表了一个编码蛋白质的基因。修改自Wu et al., 2020, Nature。

图3、新型冠状病毒与2013年发现的中菊头蝠(Rhinolophusaffinis)中的冠状病毒(RaTG13)序列相似性高达96%,竖直红线代表两者基因组中有差异的位点。序列比对采用NCBI BLAST程序。供图:李轩、郝沛。

另外在复旦大学的研究(Xiong et al., 2020, bioRxiv)中,科学家们比较了不同的新型冠状病毒菌株,发现很可能从中间宿主传染人的时间点发生在疾病大流行的前3~7个月。并且在多个独立的研究中,多个研究组针对冠状病毒不同基因片段进行的进化分析和序列比较分析,均检测不到新型冠状病毒基因组中人为遗传操作的痕迹。因此上述所有的分析,都说明新型冠状病毒是自然进化与突变而来,可以完全否定“实验室人造”新型冠状病毒的论断。

那突如其来的“实验室人造病毒”论源于何处呢?2月2日有九位印度学者在未经同行评议的预印本bioRxiv网站上公布了他们的论文,宣称新型冠状病毒的序列中存在艾滋病病毒的序列。许多人误以为这就是“实验室人造病毒”的证据,并在自媒体上传播消息。而事实上,这九位印度学者的分析存在很大的漏洞,他们忽略了来自其余病毒,尤其是冠状病毒的同源序列,因此得出了错误的结论。在科学界的一片批评声中,日前这九位印度作者已主动撤稿。

网上传言列举的“实验室人造病毒”的另一根据是,在新型冠状病毒中,负责与人呼吸道上皮细胞受体ACE2结合的S-蛋白,有4个氨基酸被人为改造。这一说法,其实歪曲了相关文章的科学结论。原文中的结果,是发现这4个位置的氨基酸,跟非典SARS冠状病毒不一样,而这其实正是病毒在自然界中进化的证据(Xu et al., 2020, SCIENCE CHINA Life Sciences)。国外同行们(Benvenuto et al.,2020,J Med Virol)也分析了在不同的地点(武汉,浙江,广东等)取样获得的新型冠状病毒的序列,发现序列也有不同。因此,这种新型冠状病毒在不同毒株之间的序列差异,以及新型冠状病毒与其余冠状病毒之间的序列差异,其实就是病毒进化过程的具体表现,并非“人造病毒”。通过SARS病毒的故事我们早已知道,病毒的变异和进化,突破种属屏障是病毒赖以生存和传播的重要手段。

另外需要说明的是,正是通过对自然界蝙蝠,果子狸和穿山甲身上的寄生病毒的多年考察研究,科学家们进一步认识到了大自然中的很多生物,携带了对人类危害极大的病原体,比如SARS病毒。也正因为这些多年的基础研究的积累,此次才能够使科学家们快速地确定神秘肺炎的“元凶”--新型冠状病毒,从而极大地帮助了临床治疗和防疫防控。

国难当前,众志成城,我们呼吁国民首要关注如何避免人传人的病毒传播,减少发病率和死亡率。同时希望科学界的有识之士多写一些科普文章,给大家普及科学知识,提高全民的科学素养!

本文作者:

李海鹏研究员,中科院上海营养与健康研究所

潘逸萱副研究员,华东师范大学

赵方庆研究员,中科院北京生科院

苏枭研究员,中科院上海巴斯德研究所

另外感谢许多同事的建议和帮助!

 
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