較真丨穿山甲到底是不是新冠病毒的中間宿主?一文讀懂這些研究都...

2021-01-08 騰訊網

較真要點:

現有證據並不支持穿山甲是新冠病毒的中間宿主。根據華南農業大學的最新研究,其之前在新聞發布會上所說的「從穿山甲中分離出的毒株與新冠毒株相似度達99%」只是噱頭,實際二者的全基因組序列一致性僅為90.3%。雲南大學、香港大學等機構進行的多項關於穿山甲冠狀病毒的研究均表明,目前觀察到的穿山甲冠狀病毒並非新型冠狀病毒的直接祖先。一直以來,穿山甲的鱗甲被賦予了「下乳」「通經」等效用,但其主要成分其實只是角蛋白,跟人的指甲是一模一樣的成分。禁絕野生動物交易,截斷動物源性奢侈品交易,不僅是保護其他生物,也是保護人類自己。

查證者:VC丨病原生物學博士,科普作者

一、現有證據並不支持穿山甲是新冠病毒的中間宿主

2月7日,華南農業大學召開的新聞發布會上,提出穿山甲為新型冠狀病毒的潛在中間宿主,這引起了大量關於穿山甲作為中間宿主的討論。2月20日,該單位的論文終於在BioRxiv上在線發表了。

研究者首先從4隻中華穿山甲和25隻馬來穿山甲的肺臟組織進行冠狀病毒分析,對其中4隻顯示為陽性的馬來穿山甲肺臟組織進行病理學檢查後發現,其肺部有間質性肺炎,並且肝、腎、淋巴結和其他器官的有炎症的細胞浸潤。肺泡管和膀胱的上皮表面能看到輕微出血。

論文接下來的內容就是新聞發布會上提出的:從穿山甲中分離出了冠狀病毒:

研究者以一隻死亡穿山甲的肺臟組織為研究樣本,進行電子顯微鏡觀察,發現病毒聚集在細胞內雙層膜結構細胞器或細胞外,並有典型的冠狀病毒形態。在對9隻穿山甲肺部的病毒序列進行全基因組測序後,通過其中7個樣本,從頭拼裝出了一個近似完整的全基因組序列(29578nt),命名為pangolin-CoV(穿山甲冠狀病毒)

隨後研究者將pangolin-CoV的基因序列,與新型冠狀病毒(2019-nCoV_WIV02)、兩種蝙蝠SARS樣冠狀病毒(Bat-CoV ZC45和Bat-CoV ZXC21),以及蝙蝠樣冠狀病毒Bat-CoV RaTG13四種病毒的全基因序列進行了對比分析。

其中Bat-CoV RaTG13(下稱RaTG13)是此前武漢病毒研究所在雲南中華菊頭蝠上檢測到的蝙蝠樣冠狀病毒,是目前與2019-nCoV最接近的病毒,相似度為96%

此項研究分析過程中,發現了以下幾點:

1、除S基因外,pangolin-CoV基因組與2019-nCoV和RaTG13的全基因組高度相似,序列同一性在80%-98%之間。其中pangolin-CoV與2019-nCoV的全基因組序列一致性為90.3%(如圖2)。

(圖2:pangolin-CoV與2019-nCoV等五種冠狀病毒的S,E,M,N四種基因以及全基因組的相似度對比)

2、在基因組的部分區域(核苷酸1-914的區域,即圖3中灰色區域),pangolin-CoV與其他兩種蝙蝠SARS樣冠狀病毒更近似,而基因的其餘部分則更類似於2019-nCoV或者RaTG13。

3、pangolin-CoV 的S基因與2019-nCoV的S基因胺基酸相似度為90.4%,其中S蛋白的受體結合域(S-RBD)與2019-nCoV僅有一個胺基酸差異(圖3中部藍箭頭+籃圈),但相比於pangolin-CoV,2019-nCoV又與RaTG13親緣關係更近(如圖4)。2019-nCoV可能源自穿山甲冠狀病毒pangolin-CoV與蝙蝠樣冠狀病毒RaTG13的重組

(圖4:冠狀病毒全基因組序列系統發育分析)

這裡的S基因是什麼?S-RBD又是什麼?

S基因是冠狀病毒基因中的一種,編碼S結構蛋白,S蛋白就是冠狀病毒的「冠」,是其威力所在。冠狀病毒感染人體的前提就是S蛋白與人體細胞表面的受體ACE2蛋白成功結合,沒有它,病毒就無法侵入。

S基因介導了病毒能不能入侵宿主的細胞,所以S基因的變化度非常高,尤其在病毒跨越宿主之後,為了適應不同宿主的不同ACE2蛋白,S基因可能會有相對應的變化。

而S蛋白受體結合域(RBD),就是S蛋白與人體細胞的ACE2受體結合的區域,病毒能夠進入哪些動物的細胞、感染的效率有多高,都跟它有關。我們可以把S蛋白比喻成鑰匙,而RBD就是鑰匙的 「牙花」(鑰匙的鋸齒部分),把ACE2比喻成鎖子的話,ACE2直接和S-RBD結合的部分就是「鎖芯」。不同病毒的S-RBD就相當於不同的「牙花」,不同動物的的ACE2就相當於不同的「鎖芯」,所以牙花上鑰匙鋸齒的相似度越高,開鎖子的效率就越高。

適應性突變是病毒傳播的關鍵,對比S基因相似度以及對比S-RBD在胺基酸序列的相似度,對溯源宿主至關重要。序列越相近,病毒之間的功能和結構就越相似

雖然pangolin-CoV與2019-nCoV的相似性較高,尤其是在S蛋白受體結合域,但整體90.3%的相似度,並不足以說明穿山甲就是中間宿主。除非能在穿山甲中找到一個與2019-nCoV相似度在99%以上甚至更高的病毒才敢作此推論。「非典」時,從果子狸分離到的病毒與感染人體的SARS病毒其同源性就超過了99.8%。

二、「重組」一說,證據強度很低

以上研究還提示,2019-nCoV可能源自穿山甲冠狀病毒pangolin-CoV與蝙蝠樣冠狀病毒RaTG13的重組。但我們要清楚的是,這個證據的強度很低

研究者進一步通過冠狀病毒不同區域的序列進行進化分析,能得到的是,在S蛋白的受體結合域中,2019-nCoV和pangolin-CoV關係更近(圖3下方藍箭頭+紅星),僅有一個胺基酸差異,不排除pangolin-CoV向2019-nCoV提供了S基因重組的原材料的可能,但是僅有這一點不能下判斷。

還有一點沒法解釋的地方是,2019-nCoV多出的4個胺基酸在其他幾種SARS相關冠狀病毒中都未發現(圖5下方紅箭頭+紅星),說明這個特徵另有來源。也就是說2019-nCoV的S基因可能有不止RaTG13和pangolin-CoV這兩個來源,中間宿主可能不只有穿山甲。但是這所有推測都需要更多證據來證明。

2月27日,廣州市政府新聞辦在廣州醫科大學舉辦疫情防控專場新聞通氣會上,鍾南山院士也表示,「到底新冠病毒是怎麼來的,目前還是不清楚,中間宿主我不相信只有穿山甲,應該還有別的。」鍾南山還指出,疫情首先出現在中國,但不一定是發源在中國。

綜上,華南農業大學的該項研究提示,蝙蝠樣冠狀病毒祖先病毒與穿山甲冠狀病毒祖先病毒在S基因RBD區可能發生過重組事件,但證據很弱。之前華南農業大學在新聞發布會所說的「(穿山甲冠狀病毒)病毒株與目前感染人的毒株序列相似度高達99%」完全是噱頭,目前看來分離得到的病毒株和新冠病毒只在一部分基因上同源性達到了99%,實際二者的全基因組序列一致性僅為90.3%。

三、其他類似研究所得結果大同小異

上文中華南農業大學的研究並非近期唯一發表的的穿山甲與冠狀病毒相關研究文章。

雲南大學,也是從死亡穿山甲中獲得了一個完整的穿山甲冠狀病毒全基因組序列,研究得出其與2019-nCoV和RaTG13的相似度分別是91.02%和90.55%。並且結果也是大同小異,在進化樹分析上,2019-nCoV和RaTG13的親緣關係比2019-nCoV和穿山甲冠狀病毒pangolin-CoV要近

不過在結合受體ACE2的S蛋白受體結合結構域(S-RBD)上,pangolin-CoV關鍵的五個胺基酸都與2019-nCoV一致,而RaTG13有四個胺基酸突變,與華南農大的結果也是類似的

廣東生物資源應用研究所,也是從一個生病的穿山甲中測序組裝了一個穿山甲冠狀病毒的全基因組。實際上他們得到的結果也與上面兩家類似,也就是都沒有直接證據支持目前看到的穿山甲冠狀病毒就是2019-nCoV的直接祖先。但是二者在S-RBD上的相似性是確定的。

香港大學,是從廣東、廣西兩處緝私的穿山甲中測序組裝的冠狀病毒基因組,相當於兩個亞組的穿山甲冠狀病毒。從進化樹分析上也能看到,不管是廣東還是廣西的穿山甲冠狀病毒,在親緣關係上都不如RaTG13和2019-nCoV近。他們得到的結果也與上面類似,在S-RBD區,尤其幾個最關鍵的胺基酸相似性上,廣東穿山甲冠狀病毒和2019-nCoV更近

以上研究都表明:

1、目前觀察到的穿山甲冠狀病毒並非2019-nCoV的直接祖先

2、穿山甲冠狀病毒在S基因RBD區確實更接近於2019-nCoV;

3、蝙蝠樣冠狀病毒RaTG13與穿山甲冠狀病毒pangolin-CoV可能在其旁系病毒中發生過S基因RBD區的重組事件,但證據很弱。

四、「傳說的中間宿主」穿山甲,比大熊貓更瀕危

雖然現有的證據並不支持穿山甲就是這次流行的新型冠狀病毒的中間宿主,但是穿山甲的生存狀況實在不容樂觀,或者說,極度危險。

穿山甲是一種古老的哺乳動物,總共有八個種(species),亞洲四種,非洲四種。

2017年,瀕危野生動植物物種國際貿易公約,即華盛頓公約(CITES)將所有八種穿山甲「提升至附錄Ⅰ」,附錄Ⅰ表示「禁止其商業性國際貿易,嚴格限制非商業性國際貿易」。也就是說整個國際社會一致同意全面禁止穿山甲的國際貿易。

世界自然保護聯盟在2013年和2019年的兩次評估中已經將菲律賓穿山甲提升至極度瀕危(Critically endangered),將白腹長尾穿山甲和巨地穿山甲提升至瀕危(Endangered)。

八種穿山甲中,我國分布的只有中華穿山甲,但是因為一些「畸形」的需求,緝私部門查獲的甲片都以10噸計,也因此造成了全世界所有穿山甲的瀕危局面。

穿山甲作為一種藥材,一直以來以鱗甲入藥,鱗甲也被稱作甲片等。但是實際上,鱗甲的主要成分就是角蛋白,跟人的指甲、有蹄類動物(牛羊馬)蹄子是一模一樣的成分。但是因為穿山甲會打洞,鱗甲就被賦予了「化臃」的功能。牽強附會的「下乳」「通經」「治關節炎」都被提了出來。除了入藥,穿山甲還是「名貴名流」們所不輕易示人的「珍饈」,哪怕冒著牢獄之災,也不惜一試。

2016年,聯合國毒品和犯罪問題辦公室發布的《世界野生生物犯罪報告》詳細闡述了瀕危動物的世界「貿易」情況。對於穿山甲而言,中國就是最大的目的地,其次是越南

遭受威脅的穿山甲產地,從西非到東非,從印度次大陸到東南亞群島,沒有一個倖免。沒有進一步的措施,可能剩下的幾種穿山甲不需要幾年就也會變成極度瀕危。

依據2017年1月1日起正式實施的新版《野生動物保護法》,國家重點保護野生動物中,除人工繁育技術成熟的物種(比如梅花鹿),都不能夠食用,如果為了食用的目的購買、出售或用它製作菜餚,都違反了《野生動物保護法》。

除了動物源性藥用藥材,奢侈品的交易也讓一些野生動物危在旦夕。為了一張大貓的皮毛,一些象牙材質的雕刻、印章等等,每年多少可愛的動物喪生。全面摒棄不可培養動物源性藥材,徹底禁絕野生動物交易,截斷動物源性奢侈品交易,至關重要。

就在2月24日,全國人大常委會表決通過關於全面禁止非法野生動物交易的決定,確立了全面禁止食用野生動物的制度,並於當日正式生效。希望此舉能夠使野生動物的生存處境得到改善。

本文編輯:ambergchen

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