研究人员发现2万年前冠状病毒爆发的证据

据外媒报道,通过分析来自全球26个人群的现代人的基因组,研究人员发现了古代冠状病毒爆发的遗传“足迹”。像这样的研究可以帮助识别在遥远的过去和未来可能引起流行病的病毒。一项由亚利桑那大学研究人员共同撰写的新研究发现,2万多年前在东亚地区爆发了一场冠状病毒疫情,在该地区人们的基因构成中可以看到疫情

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  据外媒报道,通过分析来自全球 26 个人群的现代人的基因组,研究人员发现了古代冠状病毒爆发的遗传“足迹”。像这样的研究可以帮助识别在遥远的过去和未来可能引起流行病的病毒。一项由亚利桑那大学研究人员共同撰写的新研究发现,2 万多年前在东亚地区爆发了一场冠状病毒疫情,在该地区人们的基因构成中可以看到疫情爆发的痕迹。

  在发表于《当代生物学》的一篇论文中,研究人员分析了来自全球 26 个人群的 2500 多名现代人的基因组,以更好地了解人类是如何适应历史上冠状病毒爆发的。该团队由亚利桑那大学和阿德莱德大学的研究人员共同领导,使用计算方法发现了适应冠状病毒的遗传“足迹”,冠状病毒“家族”在过去 20 年中造成了三次重大爆发,包括正在进行的 COVID-19 大流行。

  在过去的 20 年里,有三次流行性严重冠状病毒的爆发。SARS-CoV 导致严重急性呼吸系统综合症,在 2002 年造成 800 多人死亡;MERS-CoV 导致中东呼吸系统综合症,造成 850 多人死亡;以及 SARS-CoV-2 导致 COVID-19,造成 380 万人死亡。

  但是这项对人类基因组进化的研究揭示了另一场大型冠状病毒流行在数千年前就已经爆发了。

  “这就像找到恐龙的脚印化石,而不是直接找到骨头化石,”亚利桑那大学生态学和进化生物学系教授、该研究的主要作者之一 David Enard 说。“我们没有直接找到古代病毒–相反,我们找到了它在古代流行病时期强加给人类基因组的自然选择的特征。”

  该小组在不使用活细胞的情况下,合成了人类和 SARS-CoV-2 蛋白,并显示这些蛋白直接互动,特别指出了冠状病毒用来入侵细胞的机制的保守性。现代人类基因组包含可追溯到数十万年前的进化信息,包括使人类能够在包括病毒在内的新威胁中生存的生理和免疫适应。

  研究结果显示,东亚人的祖先经历了类似于 COVID-19 的冠状病毒引起的疾病的流行。为了入侵细胞,病毒必须附着并与宿主细胞产生的特定蛋白质相互作用,这些蛋白质被称为病毒相互作用蛋白(VIPs)。研究人员在编码 VIPs 的 42 个不同人类基因中发现了适应的迹象,表明现代东亚人的祖先在 2 万多年前首次接触到冠状病毒。

  论文的第一作者、阿德莱德大学生物科学学院的 Yassine Souilmi 说:“我们发现这 42 个 VIPs 主要在肺部活动–受冠状病毒影响最大的组织–并证实它们与当前大流行病的基础病毒直接互动。”

  除了位于宿主细胞表面并被冠状病毒用来进入细胞的 VIPs 外,病毒一旦进入细胞后还会与其他许多细胞蛋白相互作用。“我们发现,那些为防止或帮助病毒繁殖的蛋白质编码的人类基因,在大约 2.5 万年前经历了比你通常预期的更多的自然选择,”Enard 说。

  这项工作表明,在流行病的过程中,选择有利于参与病毒-细胞相互作用的人类基因的某些变体,这些变体可能会导致较不严重的疾病。研究古代病毒留下的 “足迹”可以帮助研究人员更好地了解不同人类群体的基因组如何适应已经成为人类进化的重要驱动力的病毒。

  其他独立研究表明,VIPs 基因的突变可能介导冠状病毒的易感性,也可能介导 COVID-19 症状的严重性。而且有几个 VIPs 目前正在用于 COVID-19 的药物治疗中,或者是进一步药物开发的临床试验的一部分。

  研究报告的共同作者、阿德莱德大学生物科学学院的 Ray Tobler 说:“我们过去与病毒的互动留下了明显的遗传信号,我们可以利用这些信号来确定影响现代人群感染和疾病的基因,并且可以为药物再利用工作和新疗法的开发提供信息。”

  Souilmi 说:“通过发现以前受历史上病毒爆发影响的基因,我们的研究指出了进化基因分析作为对抗未来爆发的新工具的前景。”

  该研究的作者说,他们的研究可以帮助确定在遥远的过去和未来可能引起流行病的病毒。像他们这样的研究有助于研究人员编制一份潜在危险病毒的清单,然后为它们的回归开发诊断方法、疫苗和药物。

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