新冠肺炎疫情發生以來，“實驗室病毒洩漏”、“人工合成新病毒”等流言在網絡上持續傳播，其中大部分圍繞中科院武漢病毒所。該所石正麗研究員率領的團隊是蝙蝠病毒研究領域的權威，是中國SARS（嚴重急性呼吸道綜合徵）病毒的源頭攻克團隊，在此次新冠病毒科研攻關中也已率先揭示新冠病毒與來源於中國菊頭蝠樣本的一株冠狀病毒（RaTG13 ）序列一致性達96%。
近日，由6位科學家組成的一支國際團隊聯合在virological.org網站上發表一篇新冠病毒起源相關的文章 “The Proximal Origin of SARS-CoV-2”。 virological.org網站是一個分析和解釋病毒分子進化和流行病學的論壇，因此該文章尚未正式發表，但該文章被業內稱為最專業的反駁，堪稱“最強技術性分析”。
他們就新冠病毒基因組中的兩個疑似人為干預的特徵進行了功能性和結構性的比較分析，這些分析提供了大量的證據推論出：新冠病毒不會是實驗室工程製造而洩漏的病毒，而應該是病毒自然進化的產物。
這6位科學家分別為著名病毒進化學家美國斯克裡普研究院免疫學和微生物學系Kristian G. Andersen副教授（一作及通訊作者）、英國愛丁堡大學進化生物學研究所Andrew Rambaut、美國哥倫比亞大學梅爾曼公共衛生學院感染與免疫中心主任W. Ian Lipkin、澳大利亞悉尼大學瑪麗·巴希爾傳染病和生物安全研究所教授Edward C. Holmes、美國杜蘭大學醫學院微生物與免疫學教授Robert F. Garry。
值得注意的是，作者當中來自哥倫比亞大學的Lipkin在國際流行病學領域聲明顯赫，被世界知名科普雜誌《Discover》譽為“世界上最知名的病毒獵手”。 過去幾十年來，Lipkin一直置身於世界疫情爆發的最前線，包括紐約西尼羅病毒（1999年）、中國SARS（2003年）、MERS（2012-2016 年）、美國寨卡（2016年）和印度腦炎（2017年）。2003年，Lipkin是首批應邀協助中國抗擊SARS的國際知名專家。此後，他還協助建立了上海巴斯德研究所、廣州生物醫藥研究所等研究機構。
就在此次疫情暴發後的1月28日至2月4日，Lipkin再次來到中國，針對新冠病毒推進與中方的合作計劃實施。1月30日凌晨6時，鍾南山院士在廣州會見了Lipkin，就新型冠狀病毒感染的肺炎疫情進行探討，Lipkin當時說，有很多國際頂級科研團隊期望參與到此次疫情防控中，和中國一起共渡難關。
根據哥倫比亞大學梅爾曼公共衛生學院感染與免疫中心在該網站同時提供的一份總結，作者們提到，第一個疑似人工干預的特徵是，基於結構模型模擬和早期生化實驗，新冠病毒在受體結合區域（RBD）的氨基酸突變使得其相對於SARS-CoV而言與人血管緊張素轉換酶2（ACE2）受體結合親和力更高。
所謂的ACE2受體，即是人與冠狀病毒結合的關鍵部分，也就是說，與人ACE2受體結合的親和力越高，則病毒的傳播性越強。而正是因為新冠病毒基因組序列上與受體結合的某些關鍵氨基酸突變與之前的科研文章中預測可用於增強親和力的氨基酸突變一致，有傳言即稱這是由實驗室定向突變而生成的人造病毒。
作者們在文章中分析，如果使用SARS-CoV的基因組為參考，之前的實驗證明：新冠病毒中影響與人ACE2受體結合親和力的6個相應氨基酸為L455，F486，Q493，S494，N501和Y505(注:F486代表在第486位的氨基酸是苯丙氨酸)。
在此前的研究中，實驗證明如果SARS-CoV由亮氨酸突變為苯丙氨酸(即新冠病毒的F486)，則會顯著提高病毒與人體受體結合的親和力。然而，該突變在自然宿主蝙蝠和穿山甲的相關冠狀病毒中都早已經存在了，也就不能說這是刻意人為生成的突變。
作者們還提到，不僅是F486，新冠病毒中其他5個關鍵氨基酸也與穿山甲的氨基酸序列完全一致。此外，F486並不是之前預測的改造病毒親和力最強的突變方法，另外5個氨基酸也都有可能導致親和力的增強。
總結中提到，如果真是某個分子生物學家的邪惡成果，那他完全有可能將應用已有的技術把其他5個氨基酸也都突變成為最可怕的一個的組合。所以看起來氨基酸F486的出現更像是新冠病毒針對人類和其他動物宿主發生的一個自然的進化突變。
第二個被質疑人工干預的關鍵特徵是，新冠病毒在關鍵的刺突蛋白（S蛋白）上有1個可疑的酶切位點並在旁邊發現了在其他冠狀病毒中不存在的連續的12個核苷酸的序列。值得注意的是，酶切位點通常是人工基因重組技術留下痕跡，因此也有傳言據此稱這是實驗室改造的病毒。
儘管尚不完全清楚，但這個可疑酶切位點和連續的12個核苷酸的序列會使得新冠病毒在S蛋白上形成一個O-linked 的聚糖結構。而此前的研究則表明，類似的結構可以導致禽流感病毒和新城疫病毒提高致病性。
文章指出，新冠病毒與任何已知的冠狀病毒在核酸序列組成上有不少細節上的變化，說明這個病毒並不是由一個已知的模板改造而生成的病毒。再退一步，即使的確存在一個不為科學界所知的病毒模板，且通過長期細胞培養的方式逐步得到提高受體結合親和力的氨基酸突變的病毒，然而這個O-linked的聚糖結構是不可能能通過體外細胞培養的方式獲得，因為這種突變通常需要機體免疫系統的參與才能產生。
在同一網站的另一篇由Bill Gallaher 教授發佈的文章中也同樣提到這一段特異的12個核苷酸的序列的突變插入。Gallaher認為，這不像是一個分子生物學家的常規操作行為，如果他真想做這個可怕的實驗，他或許可以做的更好。
Gallaher甚至還分析認為，親緣關係最近的蝙蝠冠狀病毒RaTG13實際上“一點都不近”。他最後寫道，“RNA不會撒謊”。
值得注意的就是，針對外界層出不窮的陰謀論，當地時間2月18日，國際頂級醫學期刊《柳葉刀》（The Lancet）在線發表了一篇通訊文章，來自8個國家的27名知名公共衛生科學家簽署聲明：支持中國抗擊 2019新型冠狀病毒疾病(COVID-19)疫情中的科研、公共衛生、醫務工作者。
該聲明直指疫情期間出現的各種陰謀論。這27位科學家提到，在這次疫情中相關數據迅速、公開且透明的共享如今正受到關於該疾病起源的謠言和錯誤信息的威脅。“我們在此共同強烈譴責認為該新型冠狀病毒疾病 COVID-19並非自然起源的陰謀論。”
這份聲明認為，來自世界各國的科研工作者已經對引發該疾病的病原SARS-CoV-2的全基因組進行了分析並公開發表了結果，這些結果壓倒性地證明了該冠狀病毒和其它很多新發病原一樣來源於野生動物。科學家們強調，陰謀論除了製造恐慌、謠言、偏見、損害全球共同抗擊該疾病的工作外，別無它用。“我們支持世界衛生組織總幹事的呼籲：促進科學的論證和團結，而非誤傳和猜想。”
這27位科學家包括：英國皇家學會的Jeremy Farra爵士，美國疾控中心（CDC）傳染病中心（NCID）前主任James M Hughes，美國國家科學基金會前主任Rita Colwel，尼帕病毒的發現者之一、馬來西亞醫學科學院Sai Kit Lam教授，世衛組織全球疫情警報和反應網絡（GOARN）指導委員會成員John S Mackenzie，以及多名美國國家醫學科學院成員、傳染病研究和公共衛生領域的權威科學家。
而在2月19日晚間，武漢病毒研究所在其官網也發佈“致全所職工和研究生的一封信”，該信的署名為“中國科學院武漢病毒研究所領導班子全體成員”。該公開信稱：網絡流傳涉及我所若干謠言，如“新冠病毒源於人工合成”“病毒是從P4洩露的”“軍方接管P4”“某研究人員因病毒洩露死亡”“某研究生是‘零號病人’”“某研究員實名舉報所領導”等，引發了各界的持續關注，對堅守科研一線的我所科研人員造成極大的傷害，也嚴重干擾了我所承擔的戰“疫”應急科研攻關任務。
該公開信表示：回首過去一個多月的艱辛付出，我們問心無愧！
附論文全文翻譯（有部分刪減）：
自中國湖北省武漢市首次報道新型肺炎（COVID-19）以來，關於致病性病毒的起源一直存在大量討論和不確定性。新冠病毒感染現在在中國每個省份均有病例。截至2020年2月14日，確診病例為64473例，其中1384例死亡。由於對輕度和無症狀病例的報告有限，且該病毒顯然能夠有效地人際傳播，最終的病例數字可能被低估了。基於該病毒有向衛生保健系統較薄弱的國家傳播的可能性，世界衛生組織（WHO）已宣佈新冠肺炎為國際關注的突發公共衛生事件(PHEIC)。目前還沒有針對這種疾病的疫苗或特效治療方法。
新冠病毒是已知的第7種可感染人類的冠狀病毒。除新冠病毒外，SARS-CoV、MERS-CoV也可導致嚴重疾病，其餘4個冠狀病毒HKU1、NL63、OC43和229E與輕度呼吸道症狀相關。
在這篇論文中，作者們回顧了可以從現有基因組序列數據的比較分析中推斷出的新冠病毒的起源和早期進化。特別地，作者們提供了一個關於新冠病毒基因組顯著特徵的新觀點，並討論了這些特徵可能出現的場景。重要的是，這項分析提供了證據，證明新冠病毒並非源自實驗室，也不是一種故意製造的病毒。
通過對α和β冠狀病毒（冠狀病毒科家族）的基因組比較，確定了新冠病毒基因組的兩個顯著特徵：第一，基於結構模型模擬和早期生化實驗，新冠病毒似乎發生了進化，更易與人類的ACE2受體相結合;第二，新冠病毒在關鍵的刺突蛋白（S蛋白）上有一個可疑的酶切位點，並在旁邊發現了在其他冠狀病毒中 不存在的連續的12個核苷酸的序列，這個可疑酶切位點和連續的12個核苷酸的序列使得新冠病毒在S蛋白上形成3個O-linked 的聚糖結構。
新冠病毒受體結合區域的突變
新冠病毒、SARS相關冠狀病毒S蛋白與ACE2受體結合的關鍵部分稱作受體結合域（RBD），該區域高度可變。如果使用SARS-CoV的基因組為參考，之前的實驗證明新冠病毒中影響與人ACE2受體結合親和力的6個相應氨基酸為
L455，F486，Q493，S494，N501和Y505（注:F486代表在第486位的氨基酸是苯丙氨酸） 。RBD中的6個氨基酸決定了冠狀病毒感染宿主的物種範圍。與具有96%基因序列相似度的中華菊頭蝠SARS-CoV相比，新冠病毒的上述6個氨基酸有5個發生了突變。基於結構模型模擬和早期生化實驗，新冠病毒的RBD與人類、非人靈長類、雪貂、豬、貓等的ACE2受體具有高親和性。相比之下，新冠病毒和其他一些物種的SARS樣病毒的親和力小很多，包括齧齒動物、果子狸等。
新冠病毒S蛋白中的F486（苯丙氨酸）與SARS-CoV Urbani毒株中的L472（亮氨酸）相對應。值得注意的是，在SARS-CoV細胞培養實驗中，亮氨酸L472突變為苯丙氨酸(L472F)，這一突變被認為會顯著提高SARS-CoV RBD與人類ACE2受體結合的親和力。然而，這一突變在自然宿主蝙蝠和穿山甲的相關冠狀病毒都早已經存在 (圖1a)。雖然新冠病毒與人類ACE2受體的親和力高，但其RBD還不是最完美的結合構象，F486並不是之前預測的改造病毒親和力最強的突變方法，新冠病毒 RBD中的另外5個關鍵氨基酸也都有可能導致親和力的增強。此前的研究對ACE2受體蛋白進行結構生物學分析，並預測了與其匹配程度最高的配體氨基酸序列，這與在新冠病毒RBD中發現的並不同。氨基酸F486的出現更像是新冠病毒針對人類和其他動物宿主發生的一個自然的進化突變，並非基因工程產物。
多鹼基酶切位點和O-linked聚糖結構
新冠病毒的第二個顯著特徵是，刺突蛋白S1和S2亞基交界處有一個多鹼基酶切位點（RRAR）。該位點除了有2個精氨酸和1個丙氨酸，還有一個脯氨酸也插入其中，因此，完全插入的序列是PRRA(圖1b)。由脯氨酸插入所產生的強轉變預計會導致在多鹼基酶切位點側面的S673、T678和S686上增加O-linked聚糖結構。多鹼基酶切位點此前從未在乙型冠狀病毒中觀察到過，這是新冠病毒的一個獨特特徵。新冠病毒多鹼基酶切位點的功能目前尚不清楚。但通過對SARS-CoV的實驗發現，在S1/S2交界處設計多鹼基酶切位點可以增強細胞間融合，但不影響病毒的進入。禽流感病毒的血凝素蛋白(HA)的兩個亞基的交界處也能產生多鹼基酶切位點，條件是病毒處於高速複製和傳播中（例如在高密度雞群），多鹼基酶切位點能被弗林蛋白酶和其他蛋白酶快速識別並切割。而HA與冠狀病毒S蛋白在細胞-細胞融合和病毒進入過程中起著類似的作用。通過插入或重組獲得HA中的多鹼性酶切位點，可將低致病性禽流感病毒轉化為高致病性病毒。流感病毒HA在細胞培養或通過動物反覆傳代後，也可觀察到多鹼基酶切位點的產生。類似的，新城疫病毒的一株無毒分離株，在雞的連續傳播過程中通過在其融合蛋白亞基的連接處逐步獲得多鹼基酶切位點，會變得具有高致病性。另外，3個O-linked聚糖結構的潛在功能尚不清楚，但它們可以產生一個“粘蛋白樣結構域”，以保護新冠病單S蛋白上的某些潛在表位或關鍵氨基酸。作者們提到，需要進行生化分析或結構研究來確定O-linked聚糖結構位點是否被利用。
新冠病毒的起源
新冠病毒不太可能是通過對現有SARS相關冠狀病毒的實驗室操作而出現。如上所述，其RBD還不是最完美的結合構象，F486並不是之前預測的改造病毒親和力最強的突變方法。此外，如果已經進行了基因操作，我們應該看到對β冠狀病毒使用了反向遺傳學系統，但情況並非如此，因為遺傳數據顯示，新冠病毒並非源自任何以前使用過的病毒骨架。
因此，我們提出了兩種可能解釋新冠病毒起源的方案:第一，人畜共患病轉移前非人類動物宿主中的自然選擇;第二，人畜共患病轉移在人類中的自然選擇。我們還討論了在培養過程中的選擇是否會產生相同的觀察到的特徵。
在動物宿主中進行自然選擇
鑑於新冠肺炎暴發早期的很多病例有武漢華南海鮮市場接觸史，那麼該市場可能存在動物來源。又考慮新冠病毒與蝙蝠SARS樣冠狀病毒（尤其是RaTG13）序列相似度極高，那麼蝙蝠來源這一點也是可靠的。但需注意的是，新冠病毒從蝙蝠到人類之前，很可能已在多個物種的中間宿主中流傳。而此前SARS-CoV的中間宿主是果子狸，MERS-CoV的中間宿主是駱駝。通過類比，與新冠病毒密切相關的病毒可能在一個或多個動物物種中傳播。初步分析表明，非法進口到廣東省的馬來穿山甲中就含有一種與新冠病毒相似的冠狀病毒。
雖然RaTG13在全基因組上最接近於新冠病毒,但馬來穿山甲和新冠病毒在RBD的6個關鍵氨基酸一致 (圖1)。然而,目前尚未從整個基因組層面上確定穿山甲和新冠病毒的相似性。此外，穿山甲冠狀病毒不含多鹼基酶切位點。這種突變需要病毒在較高種群密度、並且ACE2基因類似於人類同源蛋白的生物集群中大量複製才有可能產生。進一步鑑定穿山甲冠狀病毒的特徵，以及對其他可疑動物的冠狀病毒篩查，將是未來溯源的重點。
在人體內隱秘適應
新冠病毒的祖先也有可能從非人類動物躍遷到人類身上，上述的基因組特徵是通過在隨後的人與人之間的傳播中進行適應而獲得的。我們推測，一旦病毒獲得了這些適應（同時或連續），就將帶來疫情的暴發，進而產生足夠大且異常的肺炎病例群，醫療監控系統被觸發，並發現了病毒。
到目前為止，所有進行測序過的新冠病毒基因組都具有很好的適應性RBD和多鹼基酶切位點，因此它們是從一個共同祖先那裡獲得的這些特徵。穿山甲中存在一種與新冠病毒非常相似的RBD，這意味著這些特徵（高適應性RBD等）可能在傳播到人類中以前已經存在於病毒中，儘管我們還沒有確定非人類病毒源頭。 這使得多鹼基酶切位點插入發生在病毒人際傳播過程中，和甲型流感病毒HA一樣，需要一種特定的插入或重組事件，才能使新冠病毒的突然出現成為流行病病原體。使用現有的基因組序列數據估算新冠病毒的最新共同祖先（tMRCA）的時間，表明病毒在2019年11月下旬至12月上旬出現，這與最早的回顧性確診病例研究的時間相符。因此，這種情況下，我們可以假定，在最初的病毒由動物轉移到人身上與人際傳播時多鹼基酶切位點的獲取之間，存在一段無法識別的病毒人際傳播時期。如果在很長一段時間內，首先發生的很多人畜共患病事件（病毒由動物轉移到人身上）能夠產生人與人之間傳播的短鏈，那病毒就會有足夠的機會大暴發。這其實就像阿拉伯半島上MERS-CoV傳播的情況，所有人類病例都是病毒從單峰駱駝反覆傳播的結果，產生了單一感染或人與人之間的短鏈傳播。迄今為止，在過去8年中感染了2499個病例之後，MERS-CoV還尚未完全適應人類宿主。
如何測試冠狀病毒的隱秘傳播使它在人類中產生了適應性呢？血清樣品的宏基因組研究可能會提供重要信息，但鑑於病毒時間相對較短，因此可能無法在歷史樣品中檢測到低水平的新冠病毒。回顧性血清學研究可能會提供參考，並且已經有科學家進行了一些此類研究。一項研究發現動物進口貿易商對冠狀病毒的血清陽性率為13％，而另一項研究指出，中國南方一個村莊的居民中有3％對這些病毒呈血清陽性。值得一提的是，武漢的200名居民沒有顯示冠狀病毒的血清反應活性。然而，至關重要的是，這些研究無法區分陽性血清反應是由於先前感染了SARS-CoV-1還是新冠病毒。應該進行進一步的回顧性血清學研究，以確定之前人類在不同地理區域接觸過乙型冠狀病毒的程度，尤其是使用可以區分多種乙型冠狀病毒的測定方法。
實驗室培養選擇
多年來，世界各地的多個BSL-2（生物安全第二等級）實驗室一直在進行涉及蝙蝠SARS樣冠狀病毒在細胞培養和/或動物模型中傳代的基礎研究。也有一些記錄表明，在BSL-2密閉環境下工作的實驗室人員能在實驗室獲得SARS-CoV-1。因此，我們必須考慮實驗室有意或無意洩露了新冠病毒的可能。從理論上說，新冠病毒的RBD突變位點有可能是通過細胞培養傳代過程中的適應取得的，這種情況已經在SARS-CoV和MERS-CoV的研究中被觀察到。但是，如果是功能性的，則多鹼基酶切位點或O-linked聚糖的存在反對了上述情況。
因為只有在細胞培養物或動物中長時間傳播低致病性禽流感病毒的情況下，才能產生多鹼基酶切位點。此外，如果真的通過細胞培養或動物傳代產生新冠病毒，則需要事先分離具有非常高遺傳相似性的祖病毒，在具有人類同源ACE2的雪貂等動物中大量傳代。要求同時獲得多鹼基位點和氧原子連接多糖的結構，可能性不大。而O-linked聚糖的產生是否會在細胞培養傳代中發生也是值得懷疑的，因為這種突變通常表明免疫系統的參與，這在體外是不存在的。
結論
在全球新冠疾病的公共衛生緊急情況中，我們有理由去想為什麼流行病的起因十分重要。對動物病毒如何跨越物種、如此迅速地感染了人類的詳細瞭解將有助於預防未來的人畜共患病事件。例如，如果新冠病毒已預先適應了另一種動物，那麼即使目前的流行病得到控制，我們也仍有未來再發生此類事件的風險。相反地，如果我們描述的適應過程發生在人類中，那麼即使我們重複此前的人畜轉移，病毒也不太可能暴發，除非發生了相同系列的突變。此外，確定與新冠病毒最接近的動物親緣將大大有助於病毒功能的研究。RaTG13 bat序列的可用性也的確促進了本研究進行的比較基因組分析，有助於揭示RBD中的關鍵突變以及多鹼基酶切位點的插入。
本文描述的基因組特徵可以部分解釋新冠病毒在人類中的傳染性和傳播性。目前的基因組證據不支持新冠病毒是實驗室產物的觀點，但目前尚無法證明或反駁本文所述的其他起源。無論新冠病毒起源如何，對人類肺炎疫情和其他動物進行持續監測顯然至關重要
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