编译、撰文:唐小糖
2021年1月16日,格拉斯哥大学David Robertson团队在virological网站上探讨了SARS-CoV-2的自然起源。由于SARS-CoV-2的中间宿主还未知,目前最接近的自然宿主是来自中国云南省的菊头蝠(马蹄蝠),而暴发地湖北省武汉市距离云南省约1500公里,SARS-CoV-2的演化过程依然成谜,研究者对这一距离与中国各地潜在蝙蝠宿主的地理范围相结合进行分析。
SARS-CoV-2是SARS-CoV的姐妹谱系,在菊头蝠宿主(Rhinophilidae家族)中发现的β-冠状病毒属(Betacoronaviruses)中Sarbecovirus亚属的一个成员,作者对所有可用的Sarbecoviruses的全基因组排列进行了重组检测分析,确定了16个重组断点,可用于将排列分割成17个假定的非重组基因组区域,可从中推断出系统发育。为了清楚地表征与SARS-CoV-2同属一个支系的病毒与包括SARS-CoV在内的姐妹系的病毒之间的重组模式,作者将17个区域中的每个病毒都归入nCoV支系(更接近SARS-CoV-2)或非nCoV支系(更接近SARS-CoV)。
目前为止SARS-CoV-2最近的两个亲属分别是蝙蝠Sarbecovirus RaTG13和RmYN02,均来自云南,但估计也要在大约40到50年前才与SARS-CoV-2有共同的祖先。再近一点的亲属就是重组蝙蝠Sarbecoviruses CoVZC45、CoVZXC21和Longquan_140,这三种病毒是在浙江发现的。重组是在两种病毒共同感染宿主的过程中,将进化分歧的基因组区域汇集在一起,形成混合病毒,这也是很多RNA病毒的典型特征。与SARS-CoV-2祖先共享部分基因组的重组体(约40到100年)似乎也分布在中国,因此可能需要扩大寻找SARS-CoV-2直系动物祖先的地区,而不是过分集中于云南。
SARS-CoV-2相关的Sarbecovirus与地理和宿主范围之间的联系。
(A)对69种Sarbecoviruses的全基因组排列进行重组分析,发现了16个重组断点。将每个病毒的每个区域归为nCoV支系(SARS-CoV-2所在的支系,粉红色)或非nCoV支系(更接近SARS-CoV,蓝色),颜色的深浅与遗传距离相对应,以明确与SARS-CoV-2同属一个支系的病毒与树上其他支系的病毒之间的重组模式;
(B)中国地图的颜色与已收集到的Sarbecoviruses毒地区相对应,蓝色为非nCoV支系,粉红色为nCoV支系,对应于(A)中树尖的省份;
(C)近端SARS-CoV-2祖先的4个潜在宿主的宿主范围。
此外,在中国广西和广东两省,发现马来穿山甲(Manis javanica)是与SARS-CoV-2相关的Sarbecoviruses的另一个哺乳动物宿主,从东南亚到中国南方有多条走私路线,最常见的路线即是从缅甸、马来西亚、老挝、印度尼西亚、越南等地转移到广西、广东和云南。那么就很有可能是Sarbecoviruses在中国南方感染了穿山甲,因为穿山甲似乎也有一些呼吸困难的症状。然而最近中科院昆明动物所发现2017年在云南的中国穿山甲(Manis pentadactyla)中也发现了Sarbecoviruses(GISAID EPI_ISL_610156),那么就表明中国穿山甲也有被感染的可能,因此同样也需要加大对穿山甲的监测,作者认为相对于SARS-CoV-2是如何从云南传到湖北来说,似乎更重要的是哪些蝙蝠或其他动物能检测到有Sarbecoviruses nCoV。
蝙蝠Sarbecoviruses重组体在中国西部和东部,进口穿山甲和蝙蝠Sarbecoviruses重组体与中国南部有关,SARS-CoV-则2在湖北北部出现,这些都暗示应特别关注中菊头蝠(R.affinis)和中华菊头蝠(R.sinicus)。值得注意的是,这些物种的分布范围几乎完全重叠,尤其是R. affinis和R. sinicus在中国所有nCoV病毒被收集的地区。相比之下,马铁菊头蝠(R. ferrumequinum)没有在华中或华南的大部分地区发现,而马来菊头蝠(R. malayanus)只在中国西部地区发现。
目前仅有的数据已然表明了SARS-CoV-2自然演化背后的复杂历史,至少在过去的100年里,相关的冠状病毒在中国东西部/中部和南部的蝙蝠种群中共同循环,并且出现了多个重组事件。本文提出了中菊头蝠的重要性,并提示应有至少20种不同的菊头蝠分布在中国各地(其中4种为中国特有),后续也可能出现新的SARS-CoV-2 nCoV病毒株,这也凸显了持续监测的重要性,而这一工作,中国以石正丽老师为代表的研究者已经默默无闻地做了数十年。
原文地址:https://virological.org/t/exploring-the-natural-origins-of-sars-cov-2/595
参考文献:
1. Boni, MF., P. Lemey, X. Jiang, T. Tsan-Yuk Lam, B.W. Perry, T.A. Castoe, A. Rambaut, and D.L. Robertson. 2020. Evolutionary Origins of the SARS-CoV-2 Sarbecovirus Lineage Responsible for the COVID-19 Pandemic. Nature Microbiology 5 (11): 1408–17.
2. Bouckaert, R., T.G. Vaughan, J. Barido-Sottani, S. Duchêne, M. Fourment, A. Gavryushkina, J. Heled, et al. 2019. BEAST 2.5: An Advanced Software Platform for Bayesian Evolutionary Analysis. PLoS Computational Biology 15 (4): e1006650.
3. Gorbalenya, A., S. Baker, R. Baric, R. de Groot, Christian Drosten, A. Gulyaeva, B. Haagmans, et al. 2020. Coronaviridae Study Group of the International Committee on Taxonomy of Viruses. The Species Severe Acute Respiratory Syndrome-Related Coronavirus: Classifying 2019-nCoV and Naming It SARS-CoV-2. Nature Microbiology 2020: 03–04.
4. Graham, R.L., and R.S. Baric. 2010. Recombination, Reservoirs, and the Modular Spike: Mechanisms of Coronavirus Cross-Species Transmission. Journal of Virology 84 (7): 3134–46.
5. Hall, T.A. 1999. BioEdit: A User-Friendly Biological Sequence Alignment Editor and Analysis Program for Windows 95/98/NT. In Nucleic Acids Symposium Series, 41:95–98.
6. Hu, D., C. Zhu, L. Ai, T. He, Y. Wang, F. Ye, L. Yang, et al. 2018. Genomic Characterization and Infectivity of a Novel SARS-like Coronavirus in Chinese Bats. Emerging Microbes & Infections 7 (1): 154.
7. Katoh, K., K.-I. Kuma, H. Toh, and T. Miyata. 2005. MAFFT Version 5: Improvement in Accuracy of Multiple Sequence Alignment. Nucleic Acids Research 33 (2): 511–18.
8. Kozlov, A.M., D. Darriba, T. Flouri, B. Morel, and A. Stamatakis. 2019. RAxML-NG: A Fast, Scalable and User-Friendly Tool for Maximum Likelihood Phylogenetic Inference. Bioinformatics 35 (21): 4453–55.
9. Lam, T. Tsan-Yuk, N. Jia, Y.-W. Zhang, M. Ho-Hin Shum, J.-F. Jiang, H.-C. Zhu, Y.-G. Tong, et al. 2020. Identifying SARS-CoV-2-Related Coronaviruses in Malayan Pangolins. Nature 583 (7815): 282–85.
10. Lemoine, F., J.-B. Domelevo Entfellner, E. Wilkinson, D. Correia, M. Dávila Felipe, T. De Oliveira, and O. Gascuel. 2018. Renewing Felsenstein’s Phylogenetic Bootstrap in the Era of Big Data. Nature. 556: 452–456.
11. Lin, X.-D., W. Wang, Z.-Y. Hao, Z.-X. Wang, W.-P. Guo, X.-Q. Guan, M.-R. Wang, et al. 2017. Extensive Diversity of Coronaviruses in Bats from China. Virology 507: 1–10.
12. Liu, P., W. Chen, and J.-P. Chen. 2019. Viral Metagenomics Revealed Sendai Virus and Coronavirus Infection of Malayan Pangolins (Manis Javanica). Viruses 11 (11).
13. MacLean, O.A., S. Lytras, S. Weaver, J.B. Singer, M.F. Boni, P. Lemey, S.L. Kosakovsky Pond, and D.L. Robertson. 2020. Natural Selection in the Evolution of SARS-CoV-2 in Bats, Not Humans, Created a Highly Capable Human Pathogen. BioXriv https://doi.org/10.1101/2020.05.28.122366 4.
14. Pond, S. L. Kosakovsky, S. L. Kosakovsky Pond, D. Posada, M. B. Gravenor, C. H. Woelk, and S. D. W. Frost. 2006. GARD: A Genetic Algorithm for Recombination Detection. Bioinformatics 22 (24): 3096–3098.
15. Smith, A.T., and Y. Xie. 2013. Mammals of China Edited The Quarterly Review of Biology 88 (4): 363–363.
16. Suyama, M., D. Torrents, and P. Bork. 2006. PAL2NAL: Robust Conversion of Protein Sequence Alignments into the Corresponding Codon Alignments. Nucleic Acids Research 34: W609–12.
17. Wang, H., L. Pipes, and R. Nielsen. 2020. Synonymous Mutations and the Molecular Evolution of SARS-Cov-2 Origins. Virus Evolution veaa098, https://doi.org/10.1093/ve/veaa098 1.
18. Xu, L., J. Guan, W. Lau, and Y. Xiao. 2016. An Overview of Pangolin Trade in China. TRAFFIC September 2016: 1–10.
19. Zhou, H., X. Chen, T. Hu, J. Li, H. Song, Y. Liu, P. Wang, et al. 2020. A Novel Bat Coronavirus Closely Related to SARS-CoV-2 Contains Natural Insertions at the S1/S2 Cleavage Site of the Spike Protein. Current Biology 30 (11): 2196–2203.e3.
20. Zhou, P. X.-L. Yang, X.-G. Wang, B. Hu, L. Zhang, W. Zhang, H.-R. Si, et al. 2020. A Pneumonia Outbreak Associated with a New Coronavirus of Probable Bat Origin. Nature 579 (7798): 270–73.
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