导致 1918 年流感大流行的病毒可能源于北美家禽和野生鸟类,而不是人类和猪病毒的混合。今天发表在《自然》杂志上的一项研究重建了甲型流感病毒的起源,并追溯了其两个世纪以来在不同动物宿主中的进化和传播。
“我们多年来一直在使用的方法,对于弄清基因序列的起源和这些事件的时间至关重要,但这些方法都存在缺陷,”主要作者、亚利桑那大学图森分校的生态学家和进化生物学家迈克尔·沃罗贝说。
沃罗贝和他的同事分析了来自人类、鸟类、马、猪和蝙蝠的流感病毒分离出的超过 80,000 个基因序列,他们使用自己开发的模型来绘制来自不同宿主物种的病毒之间的进化关系。由此产生的分支树表明,1918 年致命大流行病毒的基因起源于禽类。
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鸟类被指责
此前,鸟类也曾被指与这种致命毒株的起源有关。2005 年对从一名受害者的保存组织中提取的 1918 年大流行病毒进行的基因分析得出结论,它最接近于禽类起源的病毒。但2009 年的一项研究却发现,病毒基因在人类和猪体内循环至少 2 至 15 年,然后结合形成致命病毒。
新加坡国立大学杜克-新加坡国立大学医学院的进化生物学家加文·史密斯称当前的研究是“对我们如何分析数据的重要贡献”。史密斯是 2009 年研究的合著者,他指出该研究确定了 1918 年病毒中两个基因的禽类关系,但最新研究已经确定了六个基因的禽类关系。
英国牛津大学的进化生物学家奥利弗·派伯斯说,沃罗贝的研究极具说服力。“它表明猪起源的证据要弱得多,但几乎不可能完全排除这种可能性。”
多种时钟
科学家使用“分子钟”进化模型,通过追踪随时间推移的基因突变来拼凑生物体之间的关系。这些模型依赖于基因变化以可靠的速率累积的概念,就像秒针滴答作响一样。一些模型假设分子进化的速率大致相等,但有证据表明,流感病毒在不同宿主中的进化速率不同——例如,在鸟类中比在马中更快。沃罗贝的模型通过允许每个宿主特定的时钟独立滴答作响来适应这种可能性。
比利时鲁汶天主教大学雷加医学研究所的分子流行病学家菲利普·莱梅说:“这是一个引人注目的例子,说明某些模型规范如何真正篡改我们的重建结果。”
该分析还揭示了几乎所有禽流感毒株以及 1872 年袭击北美各地马匹和骡子的 H7N7 病毒的共同祖先。这场兽疫爆发于加拿大多伦多,并迅速向南和向西蔓延。报纸报道称,华盛顿特区的街道“几乎空无一人”,费城、宾夕法尼亚州的铁路货场和码头上堆积如山的货物。“当马匹与我们的生活息息相关时,马匹和人类之间的传播似乎是一些流行病的关键,”密歇根州立大学东兰辛分校的进化生物学家理查德·伦斯基说。
“我们现在有了这样一种想法,即我们现在在世界范围内看到的许多流感病毒的来源可能是马科动物,而长期以来的教条一直是禽类,”派伯斯说。“这是一项引人入胜的研究,也是一个相当大的惊喜。”