『新冠』考古泰斗重建新冠进化图:早期东亚地区病毒突变慢
新冠疫情肆虐近百天,但病毒的“来去”依然充满神秘 。一支擅长揭秘人类起源的团队尝试用绘制史前人类运动轨迹的数学网络算法来一窥新冠病毒的演变及其传播路径 。
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当地时间4月8日,英国剑桥大学、德国明斯特大学法医研究所等研究人员在《美国国家科学院院刊》(PNAS)报告了一个包含160个SARS-CoV-2基因组的系统发育网络 。总体来说,该网络符合疫情的持续发展,显示了始祖病毒基因组以及它们新突变的子代基因组(RNA病毒易于发生突变及重组),鉴定出新冠病毒三种主要类型A、B和C, A型和来自中华菊头蝠冠状病毒RaTG13最接近,被认为是始祖基因组 。
其中A和C通常在东亚以外的地区出现,而B主要在中国和其他东亚地区发现 。研究团队认为,与在蝙蝠体内发现的冠状病毒最接近的A型新冠病毒,即出现在武汉的始祖基因组,并不是这座城市的主要病毒类型 。武汉的主要病毒为B型,它主要分布在武汉并蔓延至东亚各地 。
然而,B型从中国传播出去之前,也就是长达一个月的时间间隔和伴随的突变率作用,并没有让它发生明显的突变现象 。“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 。”
研究团队使用了从2019年12月24日至2020年3月4日从全球各地采集的新冠病毒基因组数据 。据悉,该团队从2月份开始追踪新冠病毒的基因组进化 。其中,中国以外的基因组数据大多来自当地首批患者 。
“病毒有太多的快速突变,很难精确地追踪到SARS-CoV-2系谱 。”论文通讯作者及第一作者Peter Forster说,“我们使用了数学网络算法,这些技术此前主要用来通过DNA来绘制史前人类的运动轨迹 。这是第一次使用它们来追踪冠状病毒的感染途径 。”
作者们认为,该系统发育网络重建了新冠患者的感染途径,可以用来追踪未知的感染源 。
该项研究的通讯作者为现年83岁的Colin Renfrew和53岁的Peter Forster 。Colin Renfrew是国际考古学界泰斗,为英国国家学术院院士、美国国家科学院外籍院士,他是剑桥大学前迪斯尼考古学教授和麦克唐纳考古研究所创建理事,现为麦克唐纳考古研究所的高级研究员 。Peter Forster则是一位研究史前人类起源和祖先的遗传学家,除了考古遗传学,他还发表了关于史前语言的重建和传播以及法医遗传学领域的著作,系德国国立科学院利奥波第那科学院院士、剑桥大学麦克唐纳考古研究所教授 。Forster同时为论文的第一作者 。
鉴定出三种主要新冠病毒类型
2020年3月初,全球流感信息共享平台GISAID(https://www. gisaid.org/)共包含了自2019年12月以来,来自世界各地的临床医生和研究人员提供的253个新冠病毒的完整和部分的基因组 。为了解新冠病毒在人体内的进化,并帮助追踪感染途径和设计预防策略,研究团队研究得出了一个包含160个基本完整的新冠病毒基因组的系统发育网络 。
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包含160个SARS-CoV-2基因组的系统发育网络 。点A是包括RaTG13在内的根基因簇 。圆的面积与分类型数目成正比,连接处的每个缺口表示突变核苷酸位置 。
鉴于中华菊头蝠冠状病毒RaTG13(中科院武汉病毒所石正丽研究员团队2013年在中国云南采集)和新冠病毒在核苷酸序列水平上相似性为96.2%,研究团队使用RaTG13作为一个外群,作为分析网络的根,归到A类基因组中 。
A型有两个亚簇,由同义突变T29095C来区分 。在T等位基因亚簇中,4名中国患者(来自中国南部沿海省份广东)携带始祖基因组,而3名日本患者和2名美国患者的基因组和来自中国的相比出现一些突变 。这些美国患者曾有武汉旅行史 。
A型中的C等位基因亚簇则具有相对较长的突变分支,包括来自武汉的5名患者(其中2个属于始祖基因组),以及另外8个来自中国和邻近国家、地区的东亚地区患者 。值得注意的是,C等位基因亚簇中近一半(15/33)的类型是在东亚以外的地区发现的,主要在美国和澳大利亚 。
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