北京時間3月18日，來自美國斯克利普斯研究所、英國愛丁堡大學、美國哥倫比亞大學、澳大利亞悉尼大學和美國杜蘭大學的聯合研究團隊在《Nature Medicine（自然醫學）》上發表文章，對新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）到底是自然進化還是人工合成的產物進行了闡述，並提出其最有可能的兩種起源。
該研究團隊對SARS-CoV-2及其相關病毒的公共基因組序列數據進行分析，沒有發現任何證據表明該病毒是在實驗室製造或以其他方式設計的。
該研究通訊作者、斯克利普斯研究所免疫學和微生物學助理教授Kristian Andersen說：“通過比較已知冠狀病毒株的基因組序列數據，我們可以確定SARS-CoV-2是通過自然過程產生的。”
去年12月31日，中國向世界衛生組織通報了一種新型冠狀病毒的爆發，該病毒引起了嚴重的新冠肺炎疾病（COVID-19）。截至2020年3月17日，全球累計確診病例已超過18萬，雖然更多的輕度病例可能未被確診，但該病毒已造成超過6600人死亡。
疫情開始後不久，中國科學家對SARS-CoV-2的基因組進行了測序，並以最快的速度將數據分享給全世界的研究人員。由此產生的基因組序列數據顯示，中國相關部門迅速發現了這種流行病，SARS-CoV-2在一次傳入人類種群後開始在人際間傳播，且導致COVID-19病例數量一直在增加。Andersen及其他幾家研究機構的合作者利用這些測序數據，通過重點研究SARS-CoV-2的幾種典型特徵來探索其起源和進化。
已知冠狀病毒利用許多不同的蛋白質複製併入侵細胞，但刺突蛋白（Spike蛋白）是其用來與受體（另一種充當類似通往人體細胞通道的蛋白質）結合的主要表面蛋白。在刺突蛋白與人體細胞受體結合之後，病毒膜與人體細胞膜融合，使病毒基因組進入人體細胞，開始感染。
在這項研究中，研究團隊重點關注了刺突蛋白的兩個重要特徵：1、受體結合域（RBD）：一種抓住宿主細胞的鉤子；2、裂解位點，一種允許病毒打開並進入宿主細胞的分子開罐器。
自然進化的證據
科學家們發現，SARS-CoV-2刺突蛋白的RBD部分已經進化成能有效靶向人體細胞外部的一種分子特徵，即血管緊張素轉化酶2（ACE2）。ACE2是已知的SARS-CoV-2受體。事實上，由於SARS-CoV-2刺突蛋與人體細胞的結合如此有效，因此科學家們認為這是自然選擇的結果，而不是基因工程的產物。
圖片來源：Nature Medicine
有關SARS-CoV-2骨架（整體分子結構）的數據也支持了自然進化的證據。如果有人試圖設計一種新的冠狀病毒作為病原體，那麼他們將從一種已知會導致疾病的病毒骨架中構建這種病毒。但科學家們發現，SARS-CoV-2的骨架與已知的冠狀病毒有很大不同，並且大部分與蝙蝠和穿山甲中發現的相關病毒相似。
Andersen說：“病毒的這兩個特徵，即刺突蛋白RBD部分的突變及其獨特的骨架，排除了實驗室人為操作SARS-CoV-2來源的可能性。”
英國惠康基金流行病負責人Josie Golding博士說：“Andersen及其團隊的研究結果對坊間流傳的關於SARS-CoV-2起源的謠言提出了重要的基於證據的觀點。病毒是自然進化的產物，這可以有效遏制對蓄意基因工程的任何猜測。”
病毒的可能來源
根據基因組測序分析，Andersen及其團隊認為，SARS-CoV-2最可能的起源遵循以下兩種可能的情況之一。
第一種情況
病毒通過在非人類宿主中的自然選擇進化到目前的致病狀態，然後跳到人類中。這就是以前冠狀病毒爆發的原因，即人類在直接接觸到果子狸（SARS）和駱駝（MERS）後感染了冠狀病毒。研究人員認為，由於SARS-CoV-2病毒與蝙蝠冠狀病毒非常相似，因此蝙蝠是SARS-CoV-2病毒最有可能的宿主。
然而，目前還沒有關於蝙蝠與人類直接傳播的記錄，這表明蝙蝠和人類之間可能存在一種中間宿主。在這種情況下，SARS-CoV-2的刺突蛋白的兩個顯著特徵（與細胞結合的RBD部分和打開病毒的裂解位點）都會在進入人類之前進化到目前的狀態。在這種情況下，一旦人類被感染，如當前一樣的流行病就會迅速出現，因為病毒已經進化出使其具有致病性並且能在人與人之間傳播的特徵。
第二種情況
病毒的非致病性版本從動物宿主跳到人類，然後在人類中進化到目前的致病性狀態。例如，一些穿山甲冠狀病毒具有與SARS-CoV-2非常相似的RBD結構。來自穿山甲的冠狀病毒可能已經直接或通過像果子狸或雪貂這樣的中間宿主傳播給人類。
此外，SARS-CoV-2的另一個獨特的刺突蛋白特徵（裂解位點）可能是在人類宿主體內進化而來的。它可能是在流行病開始前通過人類種群中有限的未被檢測到的循環而進化來的。
研究人員發現，SARS-CoV-2的裂解位點似乎與禽流感病毒株的非常相似，後者的裂解位點已經被證明很容易在人與人之間傳播。SARS-CoV-2可能已經在人類細胞中進化出了這樣一個毒性很強的裂解位點，並很快引發了目前的流行，因為冠狀病毒可能已經變得更有能力在人與人之間傳播。
該研究合著者、英國愛丁堡大學的分子進化生物學家Andrew Rambaut警告說：“目前很難甚至不可能知道哪種情況最有可能發生。如果SARS-CoV-2以目前的致病形式從動物源進入人體，那麼它將增加未來爆發的可能性，因為導致疾病的病毒株仍可能在動物種群中傳播，並可能再次進入人體。而非致病性冠狀病毒進入人群並隨後進化出類似SARS-CoV-2的特性的幾率較低。”
本文獲授權轉載自中國生物技術網，參考文獻：
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
閱讀更多 青年醫生林恩 的文章
