自从新冠病*（SARS-CoV-2）导致的疫情爆发以来，已在全球范围内感染了近万人。科学家们一直在努力寻找这种新型冠状病*的起源，以了解其究竟如何从动物宿主转移到人类身上。
之前，科学家们一直围绕着蝙蝠（一种携带多种冠状病*的动物）来寻找一种首次将该病*引入人类的中间动物宿主。从蛇、到穿山甲，都一度被高度怀疑为最可能的中间宿主，但实际上这些动物身上分离出来的冠状病*，与导致此次疫情的新冠病*差异实在太大，最多证明它们有着共同的祖先，并不能证明是其将病*感染给人类。
就在今天，渥太华大学生物学教授夏旭华（XuhuaXia）团队提出：流浪狗可能是当前人类新冠疫情大流行的源头。这一研究结果刚刚在线发表在进化生物学领域顶级期刊MolecularBiologyandEvolution杂志。
“我们的研究结果为SARS-CoV-2的起源和传播提供了新的假设，”夏旭华说，“SARS-CoV-2的祖先，及其近亲——蝙蝠身上携带的冠状病*，先是感染了犬科动物的肠道，并在犬科动物身上发生了快速变异进化，然后首次感染了人类。这一结果也意味着，在与SARS-CoV-2的斗争中，对流浪狗体内的新冠病*进行检测，也是极其重要的。”
病*战斗的痕迹，成为溯源的线索
当病*入侵宿主时，它们的基因组往往带有战斗的伤疤，这是因为它们需要通过基因组的变化和适应，来击退和逃避宿主的免疫系统。
而人类和哺乳动物有一种关键的抗病*前哨蛋白，称为ZAP，它可以通过阻止病*在宿主体内的增殖，以及降解其基因组来阻止病*的传播。其目标之一就是病*RNA基因组中的一对化学字母，叫做CpG二核苷酸。
可以说，CpG二核苷酸就是人体免疫系统寻找和消灭病*的路标。在骨髓和淋巴结中大量生成的ZAP，负责巡视人体肺部，当病*入侵时，免疫系统首先在这些地方发起攻击。
但事实证明，病*同样是可以反击的。
单链冠状病*，如SARS-CoV，可以通过减少CpG路标来避免ZAP的识别和攻击，从而使ZAP机制失效。对HIV病*(另一种RNA病*)的研究表明，它就充分利用了这种进化产生的技巧，减少CpG以应对人类抗病*防御机制。
反过来想，如果病*基因组上还剩余有CpG二核苷酸，那么则意味着其可能对该病*具有十分重要的功能，这也就可作为在疫苗开发中减弱*性的修饰靶点。
夏旭华教授长期研究不同宿主病*的分子特征，他表示，“我们可以把病*中CpG含量的减少视为对公众健康的威胁，而CpG含量的增加则会降低这种病*性病原体的威胁。因为有着高CpG含量的病*会被宿主免疫系统更好地靶向，导致*性降低，这类似于天然疫苗。”
有了这一层发现，夏旭华教授进一步检验了迄今为止存储在GenBank中的全部个完整的β冠状病*基因组，发现SARS-CoV-2与一种蝙蝠冠状病*(BatCoVRaTG13)在所有近亲冠状病*中CpG含量最低。
“最引人注目的是BatCoVRaTG13系谱中的病*基因组CpG含量，发生了一个孤立但明显的下降。据报道，该样品基因组是年从云南省的一个蝙蝠中取样，但直到年末SARS-CoV-2感染爆发后，武汉病*所才对其进行了测序。”夏旭华教授说，“这种蝙蝠的冠状病*基因组是SARS-CoV-2最接近的亲缘，序列相似度达96%。”
研究人员表示，很不幸的是，BatCoVRaTG13没有在年进行测序，否则CpG含量的下降可能是一个警告。因为这有两个非常重要的含义。首先，这种病*可能是在具有高ZAP表达的组织中进化而来的，因此ZAP高表达有利于CpG低的病*基因组出现；第二，更重要的是，该病*的存在表明它已经成功地避开了ZPA介导的抗病*防御。换句话说，这种病*已经变得很隐秘和狡猾，对人类来说也已经很危险了。
最合理的解释：流浪狗吃了蝙蝠？
夏旭华教授用他的CpG检测工具重新检测了起源于骆驼的中东呼吸综合征冠状病*（MERS），发现感染骆驼消化系统的病*基因组中CpG含量低于感染骆驼呼吸系统的病*。
当他在对狗的数据进行分析后，发现只有犬冠状病*(CCoVs)的基因组具有与SARS-CoV-2和BatCoVRaTG13相似的基因组CpG值；其次，犬和骆驼一样，在它们的消化系统中也发现了冠状病*感染，而且其CpG含量低于它们呼吸系统中的基因组CpG含量(犬呼吸道冠状病*与SARS-CoV-2同属于BetaCoV谱系)。
此外，已知SARS-CoV-2进入细胞的受体是ACE2，ACE2产生于人体消化系统，在小肠和十二指肠具有最高水平，在肺部的表达相对较低。这表明，哺乳动物的消化系统可能是冠状病*感染的一个关键目标。
研究人员表示，“最近的研究报道进一步证实了这一解释，即大部分的新冠肺炎患者也有消化不适的症状。事实上，48.5%的人以消化系统症状为主要症状。”
众所周知，犬科动物经常舔它们的肛门和生殖器区域，不仅在交配期间，在平常情况下也是如此。这种行为将促进病*从消化系统传播到呼吸系统，并促进胃肠道病原体与呼吸道和肺病原体之间的交换。
“在这种情况下，很重要的一点是，其基因组序列记录在GenBank(MN)中的蝙蝠冠状病*(BatCoVRaTG13)，是从粪便拭子中分离出来的。这些观察结果与SARS-CoV-2在哺乳动物肠道或与肠道相关的组织中进化的假设是一致的。”
研究人员的另一项发现，涉及从穿山甲中分离出的病*。科学家们最近从穿山甲中分离并测序了9个类似SARS-CoV-2病*的基因组，夏旭华教授发现，具有最高序列覆盖率的ICpG值为0.，其值接近在SARS-CoV-2基因组中观察到的CpG值的极低端。因此，造成此次大流行的SARS-CoV-2、蝙蝠中的冠状病*BatCoVRaTG13和穿山甲携带的冠状病*，可能有一个共同的低CpG祖先，或者趋同进化出了低CpG值。”
根据研究结果，夏旭华教授提出了一种假设，即：
冠状病*首先从蝙蝠传播到吃蝙蝠肉的流浪狗；接下来，病*在犬类肠道不断变异进化，导致病*基因组CpG减少；最后，较低的病*基因组CpG，使病*能够逃避人类ZAP介导的免疫反应，最终感染人类，并迅速成为一种严重的全球大流行病病原体。
“SARS-CoV-2的具体起源在当前这场世界卫生危机中至关重要，这项研究通过考虑宿主防御系统与病*基因组的相互作用，包括宿主组织对病*基因组进化的选择压力，揭示出病*进化相关的重要证据。”夏旭华说。
夏旭华教授简介
夏旭华，加拿大渥太华大学终身教授、生物信息学与数学计算机专家，加拿大渥太华大学理学院生物系生物信息学首席科学家、博士生导师，世界生物信息学领域中的重量级学者。
参考资料：