自从疫情开始以来,冠状病毒来自哪里一直是最大的谜团之一。它几乎可以肯定起源于蝙蝠,本周发布的一项新研究——对中国冠状病毒最全面的分析——为该理论增加了进一步的砝码。
但是,围绕病毒如何传播给人类的模糊性意味着,由美国总统唐纳德·特朗普推动的未经证实的理论——病毒从中国实验室逃逸——仍然存在。
相比之下,大多数研究人员表示,鉴于迄今为止对这种病毒和其他类似病毒的了解,更可能的解释是蝙蝠将其传播给中间动物,然后中间动物将其传播给人类。
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5月中旬,世界卫生组织的关键决策机构世界卫生大会通过了一项决议,呼吁该机构与其他国际组织合作,查明动物源头。
但是科学家们表示,所需证据的性质意味着,追踪动物源头将很困难,并且完全排除有关设施——武汉病毒研究所(WIV)——作为源头也将很困难。
WIV 是一家因其在蝙蝠冠状病毒方面的工作而备受推崇的实验室,它位于疫情首次爆发的城市,这可能只是一个巧合。但是,其研究人员为解开疫情起源所做的领先工作,以及关于其在疫情中可能扮演角色的未经证实的猜测,已将其推向聚光灯下:最新蝙蝠研究的几位作者在那里工作。
对该设施进行独立调查可能是令人信服地排除实验室作为疫情可能来源的唯一方法,但科学家们认为,鉴于围绕该问题的微妙地缘政治,这种调查不太可能进行。
动物起源
在最新研究中,研究人员分析了在中国蝙蝠中发现的约 1240 种冠状病毒的部分序列。他们报告说,引发大流行的病毒 SARS-CoV-2 与在马蹄蝠 (Rhinolophus) 中发现的一组病毒最密切相关。
他们的发现补充了早先的一份报告,该报告称,其中一些作者在云南省中间马蹄蝠 (Rhinolophus affinis) 中发现的一种名为 RATG13 的冠状病毒,其基因序列与 SARS-CoV-2 共享 96%。
最新分析的作者指出,这两种病毒所属的病毒组似乎起源于云南省。但是,由于该团队仅从中国的地点收集病毒,他们无法排除 SARS-CoV-2 祖先可能来自邻国缅甸和老挝,那里的马蹄蝠也生活。
发表在 bioRxiv 上的这项研究的合著者是石正丽,WIV 病毒学家,她在疫情期间对中国冠状病毒进行的广泛调查工作引起了特别关注。石正丽驳斥了实验室曾经拥有类似于 SARS-CoV-2 病毒的说法,并曾警告说另一种类似 SARS 的疾病从动物中出现的风险。“她实际上警告过我们,自然界中存在蝙蝠病毒,可能会蔓延到人类,”伯尔尼大学的病毒学家 Volker Thiel 说。
迄今为止发现的蝙蝠病毒都不够类似于 SARS-CoV-2,无法成为直接祖先。因此,虽然新病毒可能直接从蝙蝠传播给人类,但研究人员认为,更有可能是通过中间动物传播的。证据表明,导致严重急性呼吸系统综合症 (SARS) 的相关冠状病毒通过果子狸从蝙蝠传播给人类,而骆驼是导致中东呼吸系统综合症 (MERS) 的另一种相关病毒的中间来源。人们发现这些物种携带的病毒版本几乎与在人类中看到的病毒版本相同。
在动物中发现与 SARS-CoV-2 几乎相同的病毒将为病毒如何传播给人类提供最有说服力的证据。澳大利亚墨尔本联邦科学与工业研究组织健康与生物安全部门主任 Rob Grenfell 说,这将需要在中国的野生动物和牲畜中进行广泛的冠状病毒采样。据报道,中国已开始此类调查,但有关其状况的信息很少发布。
在最初的 SARS 爆发后也进行了类似的调查。首例病例出现在 2002 年 11 月,但直到 2003 年 4 月才确定病因是冠状病毒。到那时,当局已经怀疑动物参与其中,因为在中国广东省(疫情爆发地),早期病例中有 30% 以上是活体动物市场的工人。一个月后,研究人员在活体动物市场的果子狸中发现了该病毒。研究人员后来将果子狸与人类 SARS 病例联系起来——一家供应棕榈果子狸 (Paradoxurus hermaphroditus) 的餐厅的女服务员和顾客的病毒检测呈阳性,还有六只动物的检测呈阳性。
但是,花了将近 15 年的时间和广泛的动物采样才在蝙蝠中找到密切相关的病毒。正是石正丽领导的团队对中国偏远洞穴中的数千只蝙蝠进行了采样。即使他们发现了 SARS 病毒的所有遗传成分,他们也没有找到一种具有相同遗传组成的病毒。
科学家们表示,查明 SARS-CoV-2 的动物来源可能需要同样长的时间。世界各地的研究小组已经在使用计算模型、细胞生物学和动物实验来研究易感染该病毒的物种——因此可能是来源——但到目前为止,它仍然难以捉摸。
实验室推测
WIV 拥有一个最高安全级别的实验室,它是全球为数不多的几十个生物安全等级 4 (BSL-4) 实验室之一。尽管没有证据支持病毒从那里逃逸的说法,但科学家们表示,完全排除这种可能性将是棘手且耗时的。
该实验室确实保存着与 SARS-CoV-2 相关的冠状病毒,因此有可能其中一种病毒可能已经逃逸,可能是如果实验室工作人员意外地从设施中的病毒样本或动物身上感染,然后将其传播给设施外的人。理论上也有可能实验室的科学家为了研究目的而调整了病毒的基因组,然后病毒逃逸了,但是,同样,没有证据表明他们这样做过。石正丽拒绝回应《自然》杂志关于她的实验的问题,称她已经被媒体请求淹没。
4 月,实验室主任袁志明表示,该病毒并非来自实验室。他告诉中国国家广播公司 CGTN:“我们知道正在进行哪些病毒研究,我们知道病毒是如何管理的,我们知道样本是如何管理的。病毒肯定不是来自这里。” 武汉病毒研究所没有人回应《自然》杂志多次提出的关于实验室可能参与疫情的建议的评论请求。
2017 年,《自然》参观了武汉 BSL-4 实验室,袁志明展示了其闪闪发光的新设备、高安全性测试室和精心设计的通风系统,以确保病原体得到安全控制。他说,他的团队与法国生物安全科学家合作,建造了世界上最先进的生物安全研究实验室,并且该小组正在采取一切措施来防止事故发生。袁志明说,他“想让世界了解我们为什么要建造这个实验室,并描述它在维护世界安全方面的作用”。
也没有该研究所发生事故的记录,但包括 SARS 在内的病毒此前曾意外地从实验室逃逸,包括在中国——尽管没有一起导致重大疫情。SARS 的意外泄漏被追溯到2004 年北京的一个实验室,当时那里的研究人员生病了。但是,没有关于 WIV 研究人员生病的报告。
几位科学家表示,确定实验室是否与该病毒有关将需要进行法医调查。调查人员将寻找与 SARS-CoV-2 基因序列相匹配的病毒,如果他们找到一种病毒,则需要寻找任何可能逃逸的证据。罗格斯大学结构生物学家 Richard Ebright 说,要做到这一点,当局需要从实验室采集样本,采访工作人员,审查实验室日志和安全事件记录,并查看研究人员一直在进行哪些类型的实验。
在 2 月份接受中国媒体《财新》采访时,石正丽表示,她希望进行调查,因为她相信她的研究所与新型冠状病毒之间不会发现任何联系。中国官方媒体也表示,可能会进行调查,但尚未发布任何细节。
但是,此前在美国管理 BSL-4 实验室的 Frank Hamill 表示,这样的调查可能不会得出任何确凿的结论。Hamill 目前在位于马里兰州盖瑟斯堡的 MRIGlobal 工作,该公司为实验室提供生物安全方面的建议。Hamill 说,更公开其工作人员正在进行的研究符合实验室的最大利益。但他补充说,美国生物安全实验室远未对其自身的研究完全透明。“当我们要求武汉研究所公开其文件并让人们开始四处打探时,我们处于一个艰难的境地。这有点虚伪,”Hamill 说。
自然产物
中国境外的一些科学家已经详细研究了该病毒的基因组,并得出结论,该病毒是自然产生的,而不是来自实验室。
3 月 17 日发表在《自然医学》上的一项分析讨论了该病毒的几个不寻常的特征,并提出了它们可能如何从自然过程中产生的。首先,当进行旨在基因改造病毒的实验时,研究人员必须使用现有冠状病毒的 RNA 作为骨架。如果科学家们研究过这种新型冠状病毒,他们很可能使用了已知的骨架。但该研究的作者报告说,科学文献中记录的任何已知病毒都不能作为创建 SARS-CoV-2 的骨架。
为了进入细胞,冠状病毒使用“受体结合域” (RDB) 附着在细胞表面的受体上。SARS-CoV-2 的 RBD 具有与其他任何冠状病毒不同的部分。尽管实验证据——以及大流行的巨大规模——表明该病毒非常成功地与人类细胞结合,但作者指出,对其独特 RBD 部分的计算机分析预测它不应结合良好。作者认为,因此,没有人会尝试设计病毒,以这种方式设计 RBD——这使得该特征更有可能作为自然选择的结果出现。
作者还指出了 SARS-CoV-2 的另一个不寻常的特征,它也是帮助病毒进入人体细胞机制的一部分,称为弗林蛋白酶切割位点。作者认为,自然过程可以解释这个特征是如何出现的。事实上,在一种密切相关的冠状病毒中也发现了类似的位点,这支持了作者的说法,即 SARS-CoV-2 的所有组成部分都可能来自自然过程。
加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所的病毒学家、该论文的主要作者 Kristian Andersen 说,分析表明,SARS-CoV-2 非常不可能是在实验室制造或操纵的。“我们有很多数据表明这是自然的,但没有数据或证据表明它与实验室有任何联系,”他说。
但是,几位科学家表示,尽管他们不相信该病毒是从实验室逃逸的,但分析在揭示其起源方面是有限的。
蒙大拿州米苏拉蒙大拿大学的病毒学家 Jack Nunberg 说,不太可能有基因组已被操纵的特征性迹象,他不相信该病毒来自实验室。例如,如果科学家在病毒的基因组中添加了弗林蛋白酶切割位点的指令,“就无法知道是人类还是自然插入了该位点,”他说。
德国弗莱堡大学 RNA 进化研究员 Milad Miladi 说,最终,将非常困难甚至不可能证明或证伪病毒从实验室逃逸的理论。尽管像石正丽这样的科学家警告世界,迟早会出现一种新的传染性呼吸道疾病,“但不幸的是,在为此做好准备方面做得很少,”他说。他希望各国政府能够吸取教训,为下一次大流行做好更充分的准备。
本文经许可转载,并于 2020 年 6 月 5 日首次发表。