PNAS：揭开COVID-19早期进化路径，或揭秘新冠病毒起源之谜！
来源：本站原创 2020-04-12 08:55
来自剑桥、英国和德国的研究人员利用基因网络技术，重建了COVID-19在人类身上的早期"进化路径"。通过分析第一批160个完整的病毒基因组，科学家们已经绘制出了一些新的冠状病毒通过其突变的原始传播，而这些突变产生了不同的病毒谱系。研究人员使用的系统发育网络方法--允许在一个简单的图表中同时可视化数百棵进化树--这种方法于1979年在新西兰率先使用，然后在20
来自剑桥、英国和德国的研究人员利用基因网络技术，重建了COVID-19在人类身上的早期"进化路径"。
通过分析第一批160个完整的病毒基因组，科学家们已经绘制出了一些新的冠状病毒通过其突变的原始传播，而这些突变产生了不同的病毒谱系。
研究人员使用的系统发育网络方法--允许在一个简单的图表中同时可视化数百棵进化树--这种方法于1979年在新西兰率先使用，然后在20世纪90年代由德国数学家开发。
剑桥大学的首席作者、遗传学家Peter Forster博士说："有太多的快速突变，因此很难精确地追踪到一个COVID-19系谱树。我们使用数学网络算法来同时可视化所有可能的谱树。这些技术主要是通过DNA来绘制史前人类的运动轨迹。我们认为这是第一次使用它们来追踪像COVID-19这样的冠状病毒的感染途径。"
图片来源：PNAS
研究小组使用了从2019年12月24日至2020年3月4日期间从世界各地采集的病毒基因组数据。这项研究揭示了COVID-19的三个不同的"变种"，由一串串紧密相关的世系组成，它们分别被标记为"A"、"B"和"C"。
Forster和他的同事们发现，武汉存在与蝙蝠中发现的"原始人类病毒基因组"A型最接近的COVID-19，但令人惊讶的是，它并不是这座城市的主要病毒类型。
据报道，在居住在武汉的美国人身上发现了变异的A型病毒，在来自美国和澳大利亚的病人身上也发现了大量的A型病毒。
武汉的主要病毒类型"B"型在东亚各地的患者中普遍存在。然而，研究人员说，这种变异并没有传播到该地区以外的其他地方，没有进一步的变异。
"C"型是主要的欧洲型，在法国、意大利、瑞典和英国的早期患者中发现。该研究在中国大陆的样本中没有发现它，但在新加坡、香港和韩国发现了它。
新的分析还表明，这种病毒最早进入意大利的途径之一是1月27日首次记录在案的德国感染，而另一种早期意大利感染途径与"新加坡群集"有关。
重要的是，研究人员说他们的基因网络技术准确地追踪了已建立的感染途径：突变和病毒谱系连接了已知病例之间的点。
因此，科学家们认为，这些"系统发育"方法可以应用于最新的冠状病毒基因组测序，以帮助预测未来全球疾病传播和激增的热点。
Forster说："系统发育网络分析有可能帮助确定未经证实的COVID-19感染源，然后可以对其进行隔离，以遏制该疾病在世界范围内的进一步传播。" Forster是剑桥大学麦克唐纳考古研究所(McDonald Institute of Research)和该校继续教育研究所(Institute of Continuing Education)的研究员。
研究结果于近日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。该研究使用的软件，以及1000多个冠状病毒基因组的分类和计数，可在http：//www.fluxtechnology.com免费获得。
变异'A'与在蝙蝠和穿山甲中发现的病毒最接近，被研究人员描述为"疫情的根源"。类型"B"由"A"衍生而来，由两个突变分开，然后"C"是"B"的"子代"。
研究人员表示，"B"变种在东亚的本地化可能源于一种"创始人效应"：当一种病毒从一个小的、孤立的感染群体中建立起一种新类型时，就会出现遗传瓶颈。
Forster认为，还有另一种解释值得考虑。"亚洲出现的B型病毒可能在免疫或环境上适应了东亚人口的很大一部分。它可能需要变异来克服东亚以外的耐药性。在这个初始阶段，我们似乎在东亚看到了比其他地方更慢的突变率。"
他补充说："我们详细研究的病毒网络是一种流行病早期阶段的快照，在COVID-19的进化路径被大量突变所掩盖之前。这就好像是在捕捉一颗正在形成的超新星。"
此外，研究团队已经将其分析扩展到了1001个病毒基因组。Forster说，虽然还没有经过同行的审查，但最新的研究表明，第一次感染并在人类中传播的COVID-19病毒发生在9月中旬到12月初之间。（生物谷Bioon.com）
参考资料：
Peter Forster et al， Phylogenetic network analysis of SARS-CoV-2 genomes， Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI： 10.1073/pnas.2004999117
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