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科学家比较基因组指认穿山甲为潜在宿主,毒株序列相似度高达99%

2020-03-19 20:06 309 查看

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  大数据文摘出品

  当2019-nCoV病毒的第一个序列问世后,研究人员将其放在已知冠状病毒的一个家谱树上,发现它与蝙蝠中发现的近亲关系最为密切。

  石正丽的研究小组发现,被称为RaTG13的蝙蝠冠状病毒序列与2019-nCoV的差异却有近1100个核苷酸,因此许多科学家认为这其中一定也存在中间宿主。

  那么到底是哪种生物将这种病毒带给了人类?

  华南农业大学2月7号发布成果表明,这个中间宿主极有可能是穿山甲,这一结果在稍后被《自然》报道,也得到了全球相关科学家的认可。

  

  需要注意的是,目前完整的数据和调研结果还没有被公布,后续研究也依然在进行中。

  华南农业大学:穿山甲是2019-nCoV潜在宿主,毒株序列相似度高达99%

  2月7日,华南农业大学在新闻发布会上对该项研究最新进展进行了详细介绍,根据从动物和人类身上提取的冠状病毒基因进行比较,穿山甲被认定为2019-nCoV的潜在宿主,但是完整数据和报告还未公布。

  华南农业大学、岭南现代农业科学与技术广东省实验室教授沈永义、肖立华等科研人员参与了此项研究,团队在分析了1000多份基因组样品后,通过分子生物学检测,揭示穿山甲中β冠状病毒的阳性率为70%;随后对病毒进行了分离鉴定,在电镜下观察到典型的冠状病毒颗粒结构;通过对病毒的基因组分析,发现分离的病毒株与目前感染人的毒株序列相似度高达99%,最终研究人员锁定穿山甲为2019-nCoV的潜在中间宿主。

  

  发布会上,沈永义解释道,就像SARS的源头来自蝙蝠,但蝙蝠的SARS病毒并没有直接感染人,而是通过果子狸等小型肉食动物进行传播,“这次新冠病毒目前的研究结果来自蝙蝠,但是这次武汉疫情爆发是在冬季,冬季蝙蝠是在冬眠状态的,直接感染人微乎其微,这中间需要一个‘桥梁’作用的中间宿主。”

  穿山甲为2019-nCoV潜在中间宿主这一发现将有利阻断病毒动物源,对做好新型冠状病毒的源头防控工作具有重大意义,“中间宿主相当于传染源的源头,如果这个源头没控制住,后面各种防护做得再好,还是会从这个源头不断扩散出来,使得疫情控制出现反复”。沈永义说道。

  不过值得注意的是,这次作为实验样本的穿山甲并非来自华南海鲜市场,“我们找了国内市场上常见的野生动物进行检测,发现穿山甲携带的病毒与人的关系比较近。”沈永义如此解释道。

  同时,华农教授冯耀宇补充道,这次虽然发现了中间宿主,但不意味着中间宿主一定来自华南海鲜市场,这只是揭示了一种可能性。研究人员是在对现在数据库有的宏基因组中找到了一种与病毒相似性很高的基因组,在其中发现了穿山甲,“我们并没有大规模获得很多穿山甲,样品量并不是特别大”。

  尽管如此,目前尚未明确穿山甲是如何将病毒传播至人。沈永义和冯耀宇都表示,后期还需要做更多工作。

  

  《自然》报道:全世界的科学家怎么看

  此次疫情已导致逾4万人感染,并在全球造成重大影响。

  《自然》就此采访了全球的多位相关科学家们,他们多对此表示,基于基因分析的这一说法是可信的,但也强调,研究人员的研究成果尚未完全发表。 “这是一个非常有趣的观察结果,不过我们需要看到更多的细节,因为这有着重大意义,现在有数据也显示穿山甲携带与2019-nCoV密切相关的病毒。”澳大利亚悉尼大学的进化病毒学家Edward Holmes说道。

  这种名为nCoV-2019的冠状病毒的动物来源一直是研究人员竞相回答的关键问题之一。已知冠状病毒在哺乳动物和鸟类中传播,科学家已经根据基因序列做出假设,提出2019-nCoV最初来自蝙蝠,但这种病毒很可能是通过另一种动物传染给人类的,就像17年前SARS是通过果子狸传播到人类的。

  现在,华南农业大学的研究人员沈永义、肖立华等人组成的研究团队,已经确定穿山甲是 2019-nCoV的潜在宿主,这是基于从动物和人类中提取的冠状病毒的基因比较和其他发现。研究人员在2月7日的新闻发布会上报告说,这些序列有99%的相似性。

  此前,研究人员曾指出,冠状病毒可能是穿山甲的一种死亡原因,而2019-nCoV和来自穿山甲的冠状病毒利用具有类似分子结构的受体来感染细胞。

  “在今天的声明之前,穿山甲就被不少研究者认为是该病毒的中间物种,所以研究人员发现如此接近的序列是非常有趣的”,英国格拉斯哥大学的计算病毒学家David Robertson说。

  穿山甲是受保护的动物,但非法贩运活动猖獗,一些物种濒临灭绝。有争议的是,穿山甲被出售的原因是它们的肉和鳞片具有非常高的药用价值。在中药中,动物的某些部位可以用来治疗皮肤病、月经失调和关节炎等疾病。中国法律规定,出售穿山甲的人可能被判处10年以上有期徒刑。

  

  去年12月,这种冠状病毒出现在中国武汉,据称是在一个海鲜和野生动物市场传染给人类的,许多第一批感染的人都在那里工作。然而穿山甲并没有列在市场上出售的物品清单上,不过,交易穿山甲的非法性可以解释为什么没有列在清单上。

  上个月,北京的科学家声称蛇是2019-nCoV的来源,但其他研究人员否认了这一理论。

  沈永义和肖立华没有立即回应《自然》杂志的置评请求,但华南农业大学校长刘雅红在新闻发布会上表示,研究结果将很快公布,以帮助控制这种冠状病毒。

  科学家们希望这篇论文能提供一些细节,包括研究小组在哪里发现了携带类似病毒的穿山甲。加拿大汉密尔顿市麦克马斯特大学的冠状病毒研究人员Arinjay Banerjee表示,另一个关键细节是研究人员在穿山甲的哪里发现了这种病毒,例如,它是从血液样本或直肠拭子中分离出来的。这将有助于确定它可能如何传播给人类,以及未来如何预防这种传播。

  位于拉霍亚的斯克里普斯研究所的免疫学家和计算生物学家Kristian Andersen说:“我绝对相信这是真的。我期待着公布的报告和数据。”他比较了公开可获得的穿山甲病毒序列,发现它们与 2019-nCoV类似。

  挖掘基因组,寻找这次疫情的起源线索

  为了搞清楚这次病毒的起源,科学家们一早就把目光投向了基因组

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  这是2019-nCoV的DNA序列片段,科学家们正在公开分享越来越多的病毒序列,目前,在全球共享的流感数据数据库的最新统计中有53个这样的序列样本。

  人们试图通过对这些病毒基因组进行深入研究,以了解2019-nCoV的起源,以及它如何与蝙蝠和其他物种中发现的相关病毒的系谱相吻合。他们研究这种病毒的物理形态以及它是如何改变的,然后试图寻找如何阻止它的方法。

  华盛顿大学和福瑞德哈金森肿瘤研究中心的生物信息学专家Trevor Bedford说: “从病毒序列中得到的最大的信息之一是,病毒只进入人体一次,然后在人与人之间传播。”

  尽管目前这样的序列,再加上对市场环境进行病毒存在抽样调查,说明了中国武汉的华南海鲜批发市场确实在扩大疫情的早期发挥了重要作用,但是该市场是否是起源这一点仍不明朗,大多数研究人员说,病毒序列也推翻了病原体来自武汉一个病毒研究所的观点。

  

  Science发文称称武汉新型冠状病毒病毒或许并非源于华南海鲜市场

  2019-nCoV总共有近29000个核苷酸碱基,这些碱基掌握着产生病毒的基因指导书。虽然它是许多病毒中的一种,其基因是RNA形式,但是科学家们正将病毒基因组转换成DNA,其碱基被简写为A、C、T、G,以便于研究。

  许多对2019-nCoV序列的分析已经出现在了virological.org、nextstrain.org、bioRxiv这样的上预印网站上,甚至出现在同行评审的期刊上。

  中国研究人员正在共享这些序列,使世界各地的公共卫生实验室能够开发自己的病毒诊断方法。

  

  冠状病毒数量众多,能感染许多物种。由武汉病毒研究所冠状病毒专家石正丽领导的研究小组于1月23日在bioRxiv上发文称,2019-nCoV的序列96.2%与蝙蝠病毒相似,与引起SARS的冠状病毒有79.5%的相似性。

  SARS与蝙蝠病毒有着类似的亲密关系,并且序列数据证明了一个强有力的案例:它经由果子狸进入人体,果子狸身上的病毒与人类SARS病毒只有10个核苷酸之差。

  

  石正丽的研究小组发现被称为RaTG13的蝙蝠冠状病毒序列与2019-nCoV的差异有近1100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“中间”宿主物种的原因之一,而现在穿山甲成为了这个“中间宿主”的最大嫌疑。

  再比如中东呼吸综合症(MERS),同样与蝙蝠病毒有关,但是通过对病毒序列研究也发现了在蝙蝠和人类之间存在中间宿主——骆驼

  寻找中间宿主并非易事,斯克里普斯研究所的进化生物学家基斯甸·安达臣说: “除非你始终如一地将病毒从单一物种中分离出来,否则很难、很难试图确定自然宿主是什么。”。

  华南农业大学的团队正是做了这种始终如一的工作,在分析了1000多份基因组样品后,通过分子生物学检测,揭示穿山甲中β冠状病毒的阳性率为70%,并且发现分离的病毒株与目前感染人的毒株序列相似度高达99%,才锁定穿山甲为2019-nCoV的潜在中间宿主。

  是穿山甲把病毒“带”给了人类吗?

  被科学家共同指认的这种毒株“宿主”穿山甲早已为人类熟知。由于其身体狭长,吻尖尾扁,鳞甲披身,因此在古时候又被称为“鲮鱼”、“鲮鲤”。古人认为穿山甲会张开鳞甲装死,引诱蚁类爬入甲片内,然后游入水中淹死吃掉。事实上,穿山甲以白蚁为食,用纤长的舌头深入蚁穴舔食白蚁。

  这种有趣而人畜无害的动物,由于其独特的习性和一身鳞甲,成为了人们觊觎的目标。

  由于穿山甲善于打洞,古人便借着“象形”的思维方式,认为穿山甲有“打通”的效力,因此遇到诸如痈疽疮肿、月经停闭、乳汁不通等需要“通”的疾病,穿山甲就不幸成为了药方上的一员。直到今日,还有不少产妇认为穿山甲有“下奶”的能力,因此在生完孩子后要炖穿山甲汤来吃。即使弄不到穿山甲本身,也要搞些穿山甲的鳞片磨粉服用。而在我国南方一些地区,由于迷信食用野生动物能够“大补”,甚至单单只是为了炫耀身份而“越濒危越吃”,这些都使得穿山甲们成为了餐桌上的常客

  

  在被做药和做菜的双重压力下,据估计我国每年对穿山甲的需求量高达200,000只,其中用作药物和食用的大致各占50%,是非法交易量最大的哺乳动物

  根据东亚东南亚各国海关查扣走私的穿山甲的情况来看,每年走私的穿山甲数量的最保守估计在10,000头左右。但事实上,能够成功查扣的走私估计不过占走私总数的10%~20%,据此穿山甲保护组织Project Pangolin给出的估计是每年约有50,000到100,100头穿山甲被走私,其中,2011年的数据是43,800~62,800头。

  在不少影视剧和动画片中,穿山甲都是友好的角色,比如家喻户晓的《葫芦娃》中,穿山甲就充当了葫芦娃和爷爷的保护者。

  

  事实上,穿山甲鳞片实际是由皮肤角质化而来的,其主要组成成分,与人类的指甲无异。这种可爱的小生物本应该和人类和睦相处,却因为人类的无知和盲目,被“指认”为可怕的宿主,也给人类自己带来了无法挽回的灾难。

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