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石正丽:新冠病毒的祖先在哪?

2019年12月底,在武汉发现新冠病毒以后,目前已经在全世界确认1.1亿人感染,258万死亡。新冠肺炎也是继1918西班牙H1N1大流行之后对人类社会影响最严重的传染病。

新冠病毒大流行已经过去了一年多,科学界和民众对新冠肺炎和新冠病毒的认识提高了许多,但新冠病毒的起源仍然是一个难解的谜。科学家应该主动开展科普,这样,普通民众就能从可靠的渠道获取信息,避免被错误信息误导。

新冠病毒的自然起源

新冠肺炎暴发以后,武汉病毒研究所研究团队快速鉴定出新冠病毒,并在实验室保存的蝙蝠病毒序列信息中找到与新冠病毒基因组最近的序列,命名为RaTG13。

该序列为研究团队2013年在云南墨江一个矿洞检测到的一株来源于中菊头蝠的冠状病毒序列。

这个序列与新冠病毒基因组序列有近4%的差异,是目前与新冠病毒基因组序列最近的蝙蝠病毒;可即便如此,如果说RaTG13是新冠病毒的直接祖先,理论上也需要20年以上的进化时间才有可能变成新冠病毒。

近期科学研究发现,RaTG13入侵人细胞效率非常低,因此判断RaTG13不可能是新冠病毒的直接祖先。

随后,国内多个团队在东南亚走私到中国的穿山甲样本中检测到与新冠病毒基因组相似的序列。目前发现的穿山甲冠状病毒序列与新冠病毒基因组的序列相似性小于93%,因此,目前发现的穿山甲冠状病毒也不是新冠病毒的直接祖先。

不过,穿山甲冠状病毒可以高效感染人细胞,表明这些病毒有潜在感染人的风险,值得进一步关注。

近期,科学家在日本、柬埔寨和泰国采集的菊头蝠样本中也检测到与新冠病毒有亲缘关系的病毒序列,但这些病毒基因组序列与新冠病毒均小于93%,而且这些病毒样本在日本、柬埔寨和泰国采集的时间分别为2013、2010和2020年。

这些结果说明,新冠病毒的原始祖先丰富多样、分布广泛,在自然界宿主,如蝙蝠、穿山甲或其他野生动物中,存在了很长时间。目前发现的病毒序列只是其中很少的一部分,后续需要在东南亚地区通过长期和大量的样本采集才有可能找到与新冠病毒更近的直接祖先。

新冠病毒的直接来源

2019年底发现的早期新冠肺炎病人超过一半与武汉华南海鲜市场有关联。根据流行病学和以往的经验,人们怀疑新冠病毒来自于市场上的野生动物。

但后续大量流行病学调查发现,有一些早期病人没有华南海鲜市场接触史,也没有野生动物和新冠肺炎病人的密切接触史。

研究人员检测了大量市场上销售的冷冻野生动物样本、武汉周围养殖的野生动物样本,也没有检测到新冠病毒,但在市场环境样本中却检测到新冠病毒。

这些结果让调查人员怀疑,新冠病毒是否是携带新冠病毒的人或者污染了病毒的冷冻产品造成的感染和传播的偶然事件。

新冠病毒在我国被遏制以后,陆续在北京、青岛、天津、大连和上海等城市发生10多次冷链传播病毒的事件,证实冷链产品及其运输链的确是新冠病毒传播的一个途径。

近期中国与世界卫生组织联合开展新冠病毒全球溯源-中国部分。

联合团队专家在武汉对新冠病毒流行相关的流行病学、基因组序列、检测数据等材料进行了详细的审阅,参观了金银潭医院、武汉病毒研究所、华南海鲜市场等多个单位,会见了相关科研人员、管理人员、医务人员和普通市民等并进行深入讨论,最终给予以下结论:

包括蝙蝠、穿山甲和水貂等在内的野生动物可能是新冠病毒的自然宿主。

新冠病毒可能通过中间宿主引入。

武汉华南海选市场的新冠病毒较为可能通过感染的人、冷冻产品或者动物产品而来。

联合专家组对疫情期间传言的 “新冠病毒有实验室引入” 给予极大关注,通过认真、严谨和科学的研究,给与 “极不可能通过实验室引入” 的结论。

病毒溯源就是找到病毒的来源、了解它的传播途径以及如何传播到人类社会,从源头和传播链阻止病毒传播到人类社会。

病毒溯源是一个复杂的科学问题,涉及到生态学、流行病学、病原学和社会学等多个学科,需要多个部门多学科专家参与。

一般来讲,病毒溯源有两个层次,一是寻找病毒传播到人类社会之前的原始祖先,二是寻找引起疾病暴发的直接来源。

过去几十年来,新发传染病频繁暴发,70%以上起源于野生动物(自然宿主),即自然起源。野生动物携带的病毒需要借助其它动物宿主(中间宿主)和人类(终末宿主),经过适应性和积累突变最终成功在人间传播。

溯源工作的关键点在早期监测

如前所述,新发传染病的70%以上来源于野生动物。这些在自然界长期存在的病毒通过家养动物传播到人类社会的过程,实际上是一例例自然与人类交互过程中发生的偶然性事件。

在人类社会高速发展的过程中,整个生态系统发生了巨大的变化。城市化、工业化和集约化养殖需要土地,侵袭了野生动物领地,增加了人类与野生动物的接触继而增加野生动物携带的病毒与人类接触的机会。

人口密度、人类行为、贸易和全球化使得病毒更加容易跨种群体和跨地区传播。这种偶然性事件或许经常发生,但未必都能在早期被人类识别或者成功传播。

2002-2003年在我国广东暴发的非典(SARS),早期在野生动物市场上从动物传播到人的过程中,科学家很快检测到SARS病毒,因此关闭野生动物市场切断了病毒的直接来源,从而阻止了病毒反复传播到人的途径。早期严格的检疫和隔离措施有效阻止了病毒大规模传播并在短时间内予以根除。

然而,SARS暴发8年以后,武汉病毒所研究团队才找到SARS病毒的自然宿主。

2012年在中东暴发中东呼吸综合征(MERS),很快,科学家在与人密切接触的单峰骆驼中,发现了MERS病毒的直接来源。后续研究表明,MERS病毒传到骆驼的时间可以追溯到1983年保存的在非洲采集的单峰骆驼样本。而2013年科学家在南非的一种蝙蝠样本中检测到MERS病毒最近的原始祖先。

这些例子说明,预防新发传染病的关键点是从病原传播的源头及其生态传播链进行长期监测,同时也说明溯源工作的时效性所面临的巨大挑战。这都需要我们有一个科学和宽容的态度。

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