PNAS：剑桥学者重建新冠病毒进化路径

来源：生物通

新冠肺炎疫情继续在全球蔓延，多个国家的确诊病例持续增长。近日，英国剑桥大学等机构的研究人员利用遗传网络技术，重建了新冠肺炎（COVID-19）的早期“进化路径”。

通过对160个新型冠状病毒（SARS-CoV-2）完整基因组的系统发育网络分析，研究人员发现了病毒的三种核心变异：A、B和C。A型和C型在东亚以外的地区发现，主要是欧洲和美国，而B型是东亚最常见的类型。

剑桥大学的遗传学家Peter Forster博士指出：“快速突变太多了，我们无法精确绘制SARS-CoV-2进化树。于是，我们利用数学网络算法来同时观察所有可能的树。”之前这种技术被用于绘制史前人类的移动路径，这是首次被用于追踪病毒的感染路径。

Forster博士及其同事收集了2019年12月24日至2020年3月4日期间从全球各地采样的SARS-CoV-2病毒基因组。他们揭示了该病毒的三种不同变异，由近缘谱系簇组成，并命名为“A型”、“B型”和“C型”。

他们发现，与蝙蝠携带病毒最接近的、被认为是“original”的“A”型——虽然在武汉有发现，但却并不是武汉主要流行的病毒类型。他们在到过武汉的美国人中发现了A的突变形式，并且在大量的美国和澳洲患者中发现了A型病毒。

武汉的主要病毒类型是B型，在东亚各地的患者中普遍存在。不过在没有更多突变的情况下，该变异毒株没有在东亚以外的地方广泛传播，这可能意味着在武汉出现“奠基者效应（founder effect，一种可能因相对封闭隔离而出现的遗传漂变形式），也可能因为东亚以外的人群对B型有抵抗力。

C型是欧洲的主要类型，在法国、意大利、瑞典和英国的早期患者中发现。这种变异毒株不存在于中国大陆的样本中，但在新加坡、香港和韩国都有发现。

这项新的分析还表明，最早将新冠病毒引入意大利的途径之一与德国1月27日确诊的首例患者有关，而另一条感染途径与新加坡的病例有关。可以看出，研究人员采用的遗传网络化技术能够准确地追踪现有的感染途径。

因此，研究人员认为这些系统发育方法可应用于最新的冠状病毒基因组测序结果，以帮助预测未来疾病传播的全球热点。“这种网络分析有望鉴定出未记载的COVID-19传播源，然后对其进行隔离，从而遏制该病在全球的传播，”Forster博士说。

这些结果于4月8日发表在《美国科学院院刊》（PNAS）上。研究中使用的软件以及1,000多个冠状病毒基因组的分类可从www.fluxus-technology.com上免费获得。

研究人员发现，A型病毒与蝙蝠和穿山甲携带的病毒的亲缘关系最近，他们将其称为“暴发的根源”。B型病毒来源于A型，由两个突变分隔开，而C型病毒是B型的“女儿”。

“B型病毒在东亚的本地化可能是由奠基者效应（founder effect）造成的，也就是说，当一种新型的病毒在一小群孤立的感染人群中建立时，就会出现遗传瓶颈，”作者说。不过，他们认为还有另外一种解释也值得考虑。

Forster博士指出：“武汉的B型病毒也许在免疫或环境方面适合大部分的东亚人群。它可能需要突变，才能克服东亚以外的抵抗力。在最初的阶段，我们似乎发现东亚的突变率比其他任何地方都慢。”

“我们详细描述的病毒网络是流行早期的快照，当时COVID-19的进化路径被大量的突变所掩盖，”他补充说。“我们就像当场捕捉到了一颗超新星。”

自从这项研究开展以来，研究团队已经分析了1,001个病毒基因组。据Forster介绍，最新研究表明，COVID-19的首次感染和传播是在9月中旬至12月初发生的，不过该成果尚未经过同行评审。

参考文献

Phylogenetic network analysis of SARS-CoV-2 genomes