较真丨穿山甲到底是不是新冠病毒的中间宿主?一文读懂这些研究都说明了什么

较真要点:

  • 1现有证据并不支持穿山甲是新冠病毒的中间宿主。根据华南农业大学的最新研究,其之前在新闻发布会上所说的“从穿山甲中分离出的毒株与新冠毒株相似度达99%”只是噱头,实际二者的全基因组序列一致性仅为90.3%。
  • 2云南大学、香港大学等机构进行的多项关于穿山甲冠状病毒的研究均表明,目前观察到的穿山甲冠状病毒并非新型冠状病毒的直接祖先。
  • 3一直以来,穿山甲的鳞甲被赋予了“下乳”“通经”等效用,但其主要成分其实只是角蛋白,跟人的指甲是一模一样的成分。禁绝野生动物交易,截断动物源性奢侈品交易,不仅是保护其他生物,也是保护人类自己。

查证者:VC丨病原生物学博士,科普作者

一、现有证据并不支持穿山甲是新冠病毒的中间宿主

2月7日,华南农业大学召开的新闻发布会上,提出穿山甲为新型冠状病毒的潜在中间宿主,这引起了大量关于穿山甲作为中间宿主的讨论。2月20日,该单位的论文终于在BioRxiv上在线发表了。

研究者首先从4只中华穿山甲和25只马来穿山甲的肺脏组织进行冠状病毒分析,对其中4只显示为阳性的马来穿山甲肺脏组织进行病理学检查后发现,其肺部有间质性肺炎,并且肝、肾、淋巴结和其他器官的有炎症的细胞浸润。肺泡管和膀胱的上皮表面能看到轻微出血。

图1

论文接下来的内容就是新闻发布会上提出的:从穿山甲中分离出了冠状病毒:

研究者以一只死亡穿山甲的肺脏组织为研究样本,进行电子显微镜观察,发现病毒聚集在细胞内双层膜结构细胞器或细胞外,并有典型的冠状病毒形态。在对9只穿山甲肺部的病毒序列进行全基因组测序后,通过其中7个样本,从头拼装出了一个近似完整的全基因组序列(29578nt),命名为pangolin-CoV(穿山甲冠状病毒)

随后研究者将pangolin-CoV的基因序列,与新型冠状病毒(2019-nCoV_WIV02)、两种蝙蝠SARS样冠状病毒(Bat-CoV ZC45和Bat-CoV ZXC21),以及蝙蝠样冠状病毒Bat-CoV RaTG13四种病毒的全基因序列进行了对比分析。

其中Bat-CoV RaTG13(下称RaTG13)是此前武汉病毒研究所在云南中华菊头蝠上检测到的蝙蝠样冠状病毒,是目前与2019-nCoV最接近的病毒,相似度为96%

此项研究分析过程中,发现了以下几点:

1、除S基因外,pangolin-CoV基因组与2019-nCoV和RaTG13的全基因组高度相似,序列同一性在80%-98%之间。其中pangolin-CoV与2019-nCoV的全基因组序列一致性为90.3%(如图2)。

图2

(图2:pangolin-CoV与2019-nCoV等五种冠状病毒的S,E,M,N四种基因以及全基因组的相似度对比)

2、在基因组的部分区域(核苷酸1-914的区域,即图3中灰色区域),pangolin-CoV与其他两种蝙蝠SARS样冠状病毒更近似,而基因的其余部分则更类似于2019-nCoV或者RaTG13。

图3

3、pangolin-CoV 的S基因与2019-nCoV的S基因氨基酸相似度为90.4%,其中S蛋白的受体结合域(S-RBD)与2019-nCoV仅有一个氨基酸差异(图3中部蓝箭头+篮圈),但相比于pangolin-CoV,2019-nCoV又与RaTG13亲缘关系更近(如图4)。2019-nCoV可能源自穿山甲冠状病毒pangolin-CoV与蝙蝠样冠状病毒RaTG13的重组

图4

(图4:冠状病毒全基因组序列系统发育分析)

这里的S基因是什么?S-RBD又是什么?

S基因是冠状病毒基因中的一种,编码S结构蛋白,S蛋白就是冠状病毒的“冠”,是其威力所在。冠状病毒感染人体的前提就是S蛋白与人体细胞表面的受体ACE2蛋白成功结合,没有它,病毒就无法侵入。

S基因介导了病毒能不能入侵宿主的细胞,所以S基因的变化度非常高,尤其在病毒跨越宿主之后,为了适应不同宿主的不同ACE2蛋白,S基因可能会有相对应的变化。

而S蛋白受体结合域(RBD),就是S蛋白与人体细胞的ACE2受体结合的区域,病毒能够进入哪些动物的细胞、感染的效率有多高,都跟它有关。我们可以把S蛋白比喻成钥匙,而RBD就是钥匙的 “牙花”(钥匙的锯齿部分),把ACE2比喻成锁子的话,ACE2直接和S-RBD结合的部分就是“锁芯”。不同病毒的S-RBD就相当于不同的“牙花”,不同动物的的ACE2就相当于不同的“锁芯”,所以牙花上钥匙锯齿的相似度越高,开锁子的效率就越高。

适应性突变是病毒传播的关键,对比S基因相似度以及对比S-RBD在氨基酸序列的相似度,对溯源宿主至关重要。序列越相近,病毒之间的功能和结构就越相似

虽然pangolin-CoV与2019-nCoV的相似性较高,尤其是在S蛋白受体结合域,但整体90.3%的相似度,并不足以说明穿山甲就是中间宿主。除非能在穿山甲中找到一个与2019-nCoV相似度在99%以上甚至更高的病毒才敢作此推论。“非典”时,从果子狸分离到的病毒与感染人体的SARS病毒其同源性就超过了99.8%。

二、“重组”一说,证据强度很低

以上研究还提示,2019-nCoV可能源自穿山甲冠状病毒pangolin-CoV与蝙蝠样冠状病毒RaTG13的重组。但我们要清楚的是,这个证据的强度很低

研究者进一步通过冠状病毒不同区域的序列进行进化分析,能得到的是,在S蛋白的受体结合域中,2019-nCoV和pangolin-CoV关系更近(图3下方蓝箭头+红星),仅有一个氨基酸差异,不排除pangolin-CoV向2019-nCoV提供了S基因重组的原材料的可能,但是仅有这一点不能下判断。

还有一点没法解释的地方是,2019-nCoV多出的4个氨基酸在其他几种SARS相关冠状病毒中都未发现(图5下方红箭头+红星),说明这个特征另有来源。也就是说

2019-nCoV的S基因可能有不止RaTG13和pangolin-CoV这两个来源,中间宿主可能不只有穿山甲。但是这所有推测都需要更多证据来证明。

图5

2月27日,广州市政府新闻办在广州医科大学举办疫情防控专场新闻通气会上,钟南山院士也表示,“

到底新冠病毒是怎么来的,目前还是不清楚,中间宿主我不相信只有穿山甲,应该还有别的。”钟南山还指出,疫情首先出现在中国,但不一定是发源在中国。

综上,华南农业大学的该项研究提示,蝙蝠样冠状病毒祖先病毒与穿山甲冠状病毒祖先病毒在S基因RBD区可能发生过重组事件,但证据很弱。之前华南农业大学在新闻发布会所说的“(穿山甲冠状病毒)病毒株与目前感染人的毒株序列相似度高达99%”完全是噱头,目前看来分离得到的病毒株和新冠病毒只在一部分基因上同源性达到了99%,实际二者的全基因组序列一致性仅为90.3%。

三、其他类似研究所得结果大同小异

上文中华南农业大学的研究并非近期唯一发表的的穿山甲与冠状病毒相关研究文章。

云南大学,也是从死亡穿山甲中获得了一个完整的穿山甲冠状病毒全基因组序列,研究得出其与2019-nCoV和RaTG13的相似度分别是91.02%和90.55%。并且结果也是大同小异,在进化树分析上,2019-nCoV和RaTG13的亲缘关系比2019-nCoV和穿山甲冠状病毒pangolin-CoV要近

图6

不过在结合受体ACE2的S蛋白受体结合结构域(S-RBD)上,pangolin-CoV关键的五个氨基酸都与2019-nCoV一致,而RaTG13有四个氨基酸突变,与华南农大的结果也是类似的

广东生物资源应用研究所,也是从一个生病的穿山甲中测序组装了一个穿山甲冠状病毒的全基因组。实际上他们得到的结果也与上面两家类似,也就是都没有直接证据支持目前看到的穿山甲冠状病毒就是2019-nCoV的直接祖先。但是二者在S-RBD上的相似性是确定的。

香港大学,是从广东、广西两处缉私的穿山甲中测序组装的冠状病毒基因组,相当于两个亚组的穿山甲冠状病毒。从进化树分析上也能看到,不管是广东还是广西的穿山甲冠状病毒,在亲缘关系上都不如RaTG13和2019-nCoV近。他们得到的结果也与上面类似,在S-RBD区,尤其几个最关键的氨基酸相似性上,广东穿山甲冠状病毒和2019-nCoV更近

图7

以上研究都表明:

1、目前观察到的穿山甲冠状病毒并非2019-nCoV的直接祖先

2、穿山甲冠状病毒在S基因RBD区确实更接近于2019-nCoV;

3、蝙蝠样冠状病毒RaTG13与穿山甲冠状病毒pangolin-CoV可能在其旁系病毒中发生过S基因RBD区的重组事件,但证据很弱。

四、“传说的中间宿主”穿山甲,比大熊猫更濒危

虽然现有的证据并不支持穿山甲就是这次流行的新型冠状病毒的中间宿主,但是穿山甲的生存状况实在不容乐观,或者说,极度危险。

穿山甲是一种古老的哺乳动物,总共有八个种(species),亚洲四种,非洲四种。

图8

图9

2017年,濒危野生动植物物种国际贸易公约,即华盛顿公约(CITES)将所有八种穿山甲“提升至附录Ⅰ”,附录Ⅰ表示“禁止其商业性国际贸易,严格限制非商业性国际贸易”。也就是说整个国际社会一致同意全面禁止穿山甲的国际贸易。

世界自然保护联盟在2013年和2019年的两次评估中已经将菲律宾穿山甲提升至极度濒危(Critically endangered),将白腹长尾穿山甲和巨地穿山甲提升至濒危(Endangered)。

八种穿山甲中,我国分布的只有中华穿山甲,但是因为一些“畸形”的需求,缉私部门查获的甲片都以10吨计,也因此造成了全世界所有穿山甲的濒危局面。

图10

穿山甲作为一种药材,一直以来以鳞甲入药,鳞甲也被称作甲片等。但是实际上,鳞甲的主要成分就是角蛋白,跟人的指甲、有蹄类动物(牛羊马)蹄子是一模一样的成分。但是因为穿山甲会打洞,鳞甲就被赋予了“化臃”的功能。牵强附会的“下乳”“通经”“治关节炎”都被提了出来。除了入药,穿山甲还是“名贵名流”们所不轻易示人的“珍馐”,哪怕冒着牢狱之灾,也不惜一试。

2016年,联合国毒品和犯罪问题办公室发布的《世界野生生物犯罪报告》详细阐述了濒危动物的世界“贸易”情况。对于穿山甲而言,中国就是最大的目的地,其次是越南

遭受威胁的穿山甲产地,从西非到东非,从印度次大陆到东南亚群岛,没有一个幸免。没有进一步的措施,可能剩下的几种穿山甲不需要几年就也会变成极度濒危。

依据2017年1月1日起正式实施的新版《野生动物保护法》,国家重点保护野生动物中,除人工繁育技术成熟的物种(比如梅花鹿),都不能够食用,如果为了食用的目的购买、出售或用它制作菜肴,都违反了《野生动物保护法》。

除了动物源性药用药材,奢侈品的交易也让一些野生动物危在旦夕。为了一张大猫的皮毛,一些象牙材质的雕刻、印章等等,每年多少可爱的动物丧生。全面摒弃不可培养动物源性药材,彻底禁绝野生动物交易,截断动物源性奢侈品交易,至关重要。

就在2月24日,全国人大常委会表决通过关于全面禁止非法野生动物交易的决定,确立了全面禁止食用野生动物的制度,并于当日正式生效。希望此举能够使野生动物的生存处境得到改善。

本文编辑:ambergchen

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