COVID 实验室泄漏假说:科学家们知道什么,不知道什么

对 SARS-CoV-2 从中国实验室泄漏的论点的考察以及它们背后的科学依据

A security guard on watch in the mist.

一名保安人员在武汉病毒研究所外看守。

关于 SARS-CoV-2 冠状病毒源于实验室的想法的辩论在过去几周有所升级,这与年度世界卫生大会同时发生,在大会上,世界卫生组织 (WHO) 和来自近 200 个国家的官员讨论了 COVID-19 大流行。在去年的大会之后,世卫组织同意赞助对大流行起源的第一阶段调查,该调查于 2021 年初在中国进行

大多数科学家表示,SARS-CoV-2 可能具有自然起源,并从动物传播给人类。然而,实验室泄漏尚未排除,许多人呼吁对病毒源于武汉病毒研究所 (WIV) 的假设进行更深入的调查,该研究所位于首次报告 COVID-19 病例的中国城市。 5 月 26 日,美国总统乔·拜登责成美国情报界加入寻找 SARS-CoV-2 起源的努力,无论其起源如何,并在 90 天内汇报。

澳大利亚、欧盟和日本也呼吁对 SARS-CoV-2 在中国的起源进行强有力的调查。世卫组织尚未透露其调查的下一阶段。但中国已要求调查也检查其他国家。这种沉默寡言,以及中国过去隐瞒信息的事实,助长了对“实验室泄漏”的怀疑。例如,据高级别报告称,中国政府官员在 COVID-19 大流行开始时以及 2002-04 年严重急性呼吸综合征 (SARS) 流行期间压制了关键的公共卫生数据。


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在大会上,世卫组织卫生突发事件主任迈克·瑞安呼吁减少对起源调查呼吁的政治化,这些呼吁在许多方面已演变成指责。“在过去几天里,我们看到媒体上越来越多的讨论,但实际新闻、证据或新材料却少得可怜,”瑞安说。“这令人不安。”

自然 杂志着眼于支持实验室泄漏的关键论点,以及研究在多大程度上找到了答案。

目前还没有任何实验室泄漏的实质性证据。为什么科学家仍在考虑它?

科学家没有足够的关于 SARS-CoV-2 起源的证据来排除实验室泄漏假说,或证明另一种选择——病毒具有自然起源。许多传染病研究人员都认为,最可能的情况是病毒自然进化并从蝙蝠直接传播给人类,或者通过中间动物传播。大多数新出现的传染病都始于自然的溢出,正如在艾滋病毒、流感流行、埃博拉疫情以及导致 2002 年开始的 SARS 疫情和 2012 年开始的中东呼吸综合征 (MERS) 疫情的冠状病毒中所见。

研究人员有一些线索支持自然起源。已知蝙蝠是冠状病毒的携带者,科学家们已经确定 SARS-CoV-2 的基因组与 RATG13 的基因组最相似,RATG13 是一种冠状病毒,于 2013 年首次在中国南方云南省的马蹄蝠(Rhinolophus affinis)中发现。但 RATG13 的基因组仅与 SARS-CoV-2 的基因组有 96% 的相同性,这表明病毒的更近亲属——传播给人类的病毒——仍然未知。

尽管如此,SARS-CoV-2 从实验室泄漏的可能性仍然存在。尽管实验室泄漏从未引起流行病,但它们已导致涉及有据可查的病毒的小规模爆发。一个相关的例子发生在 2004 年,当时两名研究人员在北京一家研究该疾病的病毒学实验室中独立感染了导致 SARS 的病毒。他们将感染传播给另外七人,然后疫情得到控制。

实验室泄漏的关键论点是什么?

理论上,COVID-19 可能来自实验室的几种方式。研究人员可能从动物身上采集了 SARS-CoV-2,并将其保存在实验室中进行研究,或者他们可能通过工程改造冠状病毒基因组创造了它。在这些情景中,实验室中的一个人可能意外地或故意地感染了病毒,然后将其传播给他人——引发了大流行。目前没有明确的证据支持这些情景,但它们并非不可能。

人们提出了许多关于 SARS-CoV-2 实验室起源的论点,这些论点目前都是推测。

一种观点认为,在大流行爆发将近一年半之后,SARS-CoV-2 最亲近的亲属仍然没有在动物身上被发现,这很可疑。另一种观点认为,COVID-19 最初在武汉被发现并非巧合,武汉是研究冠状病毒的顶级实验室——武汉病毒研究所所在地。

一些实验室泄漏的支持者认为,该病毒包含不寻常的特征和遗传序列,表明它是人为改造的。有些人说,SARS-CoV-2 在人与人之间传播如此容易,这一定是人为制造的。另一种论点认为,SARS-CoV-2 可能源于一个废弃矿井中发现的冠状病毒,武汉病毒研究所的研究人员在 2012 年至 2015 年间从该矿井的蝙蝠身上采集了样本。

那么,传染病研究人员和进化生物学家对这些论点怎么说呢?

没有动物被确定为将病毒传播给人类,这是否可疑?

疫情起源调查通常需要数年时间,有些罪魁祸首仍然未知。 SARS 疫情的起源花了 14 年才确定,该疫情始于蝙蝠中的一种病毒,该病毒传播给人类,很可能是通过果子狸传播的。迄今为止,在 2013 年至 2016 年间爆发全球最大规模疫情的地区,从未从动物身上分离出完整的埃博拉病毒。

起源调查很复杂,因为在非特定病毒主要宿主的动物(例如 SARS 病例中的果子狸)中爆发的疫情通常是零星的。研究人员必须在正确的动物死亡或清除感染之前找到它。而且,即使动物检测呈阳性,在唾液、粪便或血液中发现的病毒通常也会降解,从而难以对病原体的整个基因组进行测序。

然而,自从大流行开始以来,科学家们取得了一些进展。例如,5 月 27 日发布在预印本服务器 bioRxiv 上的一份报告表明,在中国南方蝙蝠中发现的一种冠状病毒 RmYN02 可能比 RATG13 与 SARS-CoV-2 的亲缘关系更近。

至于寻找中间宿主动物,中国研究人员已经测试了超过 80,000 只野生和家养动物;没有一只对 SARS-CoV-2 呈阳性。但这个数字仅占该国动物总数的一小部分。研究人员表示,为了缩小搜索范围,需要进行更具战略意义的测试,以分离出最容易感染的动物以及与人密切接触的动物。他们还建议使用抗体测试来识别以前感染过该病毒的动物。

武汉病毒研究所位于武汉是否可疑?

美国国立卫生研究院洛基山实验室病毒学家文森特·芒斯特表示,病毒学实验室倾向于专注于他们周围的病毒。武汉病毒研究所专注于冠状病毒,因为在中国及其周边地区发现了许多冠状病毒。芒斯特列举了其他专注于地方性病毒疾病的实验室:亚洲的流感实验室、非洲的出血热实验室和拉丁美洲的登革热实验室等。“十分之九的情况下,当出现新的疫情时,你会发现附近有一个实验室正在研究这类病毒,”芒斯特说。

研究人员指出,武汉爆发冠状病毒疫情并不奇怪,因为武汉是一个拥有 1100 万人口的城市,位于更广泛的冠状病毒发现区域。它包含机场、火车站和市场,出售从该地区各地运输而来的商品和野生动物——这意味着病毒可以进入城市并迅速传播。

该病毒是否具有表明它是在实验室中制造的特征?

几位研究人员研究了 SARS-CoV-2 的特征是否表明它是生物工程改造的。最早进行这项研究的团队之一,由加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所的病毒学家克里斯蒂安·安德森领导,确定这“不太可能”,原因有几个,包括缺乏基因操作的特征。从那时起,其他人询问病毒的弗林蛋白酶切割位点——一种帮助病毒进入细胞的特征——是否是工程改造的证据,因为 SARS-CoV-2 具有这些位点,但其最亲近的亲属却没有。弗林蛋白酶切割位点很重要,因为它位于病毒的刺突蛋白中,并且在该位点切割蛋白质对于病毒感染细胞是必要的。

但是,许多其他冠状病毒也具有弗林蛋白酶切割位点,例如引起普通感冒的冠状病毒。犹他大学盐湖城分校的病毒学家斯蒂芬·戈尔茨坦说,由于含有该位点的病毒散布在整个冠状病毒家族树中,而不是局限于一组亲缘关系密切的病毒,因此该位点可能是多次进化的,因为它提供了进化优势。趋同进化——非近亲关系的生物体因适应相似环境而独立进化出相似特征的过程——非常普遍。

SARS-CoV-2 的另一个引起关注的特征是构成弗林蛋白酶切割位点片段基础的核苷酸组合:CGG(这些核苷酸编码氨基酸精氨酸)。一篇 Medium 文章推测 SARS-CoV-2 的实验室起源,引用了诺贝尔奖获得者、加州理工学院帕萨迪纳分校荣誉退休教授大卫·巴尔的摩的话,称病毒通常没有精氨酸的特定密码,但人类经常有——“确凿的证据”,暗示研究人员可能篡改了 SARS-CoV-2 的基因组。

然而,安德森说,巴尔的摩关于那个细节的说法是不正确的。在 SARS-CoV-2 中,大约 3% 的核苷酸编码精氨酸是 CGG,他说。他指出,在引起原始 SARS 疫情的病毒中,大约 5% 的编码精氨酸的核苷酸也是 CGG。《自然》杂志在给巴尔的摩的一封电子邮件中说,安德森可能是正确的,即进化产生了 SARS-CoV-2,但他补充说,“还有其他可能性,它们需要仔细考虑,这正是我想表达的全部意思”。

SARS-CoV-2 一定是经过工程改造的,因为它非常适合引起大流行,这是真的吗?

许多科学家说不是。仅仅因为病毒在人群中传播,并不意味着它是被设计成这样做的。它也在水貂中大量繁殖,并感染了许多食肉哺乳动物。而且,在去年的大部分时间里,它在人群中的传播性并不是最优的。相反,新的、更有效的变种已经在世界各地进化出来。举一个例子,最初在印度报告的 SARS-CoV-2 高度传播变种(B.1.617.2,或 Delta)在其编码弗林蛋白酶切割位点的核苷酸中发生了突变,这似乎使该病毒更擅长感染细胞。

“这不是某种经过高度适应的病原体,”加州大学圣地亚哥分校的分子流行病学家乔尔·韦特海姆说。

研究人员是否从矿井中采集了 SARS-CoV-2?

武汉病毒研究所的研究人员在 2012 年至 2015 年间从栖息在矿井中的蝙蝠身上采集了数百个样本,此前有多名在那里工作的矿工患上了一种不明呼吸道疾病。(去年,研究人员报告说,从矿工身上采集的血液样本对 SARS-CoV-2 抗体呈阴性,这意味着这种疾病可能不是 COVID-19。)回到实验室,武汉病毒研究所的研究人员在蝙蝠样本中检测到近 300 种冠状病毒,但他们能够获得不到十几个的完整或部分基因组序列,并且报告的那些序列中没有一个是 SARS-CoV-2。在今年早些时候世卫组织领导的起源调查期间,武汉病毒研究所的研究人员告诉调查人员,他们在实验室中仅培养了三种冠状病毒,并且没有一种与 SARS-CoV-2 密切相关。

尽管调查人员没有翻阅武汉病毒研究所的冰柜来确认这一信息,但基因组和培养物的数量之少并没有让病毒学家感到惊讶。芒斯特说,从蝙蝠样本中提取完整的冠状病毒极其困难。动物体内的病毒水平往往很低,而且病毒在粪便、唾液和血滴中经常会降解。此外,当研究人员想要研究或基因改造病毒时,他们需要通过找到合适的活体动物细胞供病毒在实验室中寄生来保持它们(或它们的合成模拟物)的存活,这可能是一个挑战。

因此,科学家们指出,为了让 SARS-CoV-2 来自中国的这个矿井,武汉病毒研究所的研究人员必须克服一些严重的技术挑战——而且他们会在多年来保守秘密,并误导世卫组织领导的特派团的调查人员。没有证据表明这一点,但这不能排除。

实验室泄漏调查的下一步是什么?

拜登要求美国情报界在 90 天内向他汇报。《华尔街日报》报道称,也许这项调查将揭示美国情报部门未公开的情报,表明武汉病毒研究所的三名工作人员在 2019 年 11 月,即中国报告首例 COVID-19 病例之前就已生病。该文章声称,美国官员对该情报的质量持有不同意见。武汉病毒研究所的研究人员坚持认为,该研究所的工作人员在 2020 年 1 月之前对表明 SARS-CoV-2 感染的抗体检测呈阴性。

上周,拜登的首席医疗顾问安东尼·福奇要求中国官员公布武汉病毒研究所工作人员的医院记录。其他人要求提供武汉病毒研究所工作人员的血液样本,并要求查阅武汉病毒研究所的蝙蝠和病毒样本、实验室笔记本和硬盘驱动器。但尚不清楚这些要求会产生什么结果,因为中国尚未同意对实验室进行全面调查的要求。中华人民共和国外交部发言人赵立坚表示,美国实验室应该接受调查,美国有些人“不关心事实或真相,对严肃的、基于科学的起源研究毫无兴趣”。

随着拜登的调查开始,世卫组织考虑其起源研究的下一阶段,大流行病专家们正在为漫长的道路做好准备。“我们想要一个答案,”加拿大温尼伯马尼托巴大学的病毒学家杰森·金德拉丘克说。“但我们可能不得不随着几周、几个月和几年向前推进,不断地将点滴证据拼凑起来。”

本文经许可转载,并于 2021 年 6 月 8 日首次发表

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