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古老冠状病毒在2万年前席卷了东亚,东亚人的基因组中仍然有战斗的痕迹

2021-07-05 责任编辑:未填 浏览数:42 智能中国网

核心提示:一项研究发现,像COVID-19这样的古老冠状病毒在2万年前席卷了东亚。这种病毒具有持久的破坏力,可能已经影响了几代人,因此东亚人的基因组中仍然有战斗的痕迹一COVID-19不是唯一能感染人类的冠状病毒。事实上,在过去的20年里,SARS病毒、MERS病毒和COVID-19病毒已经进入了我们的视野。除了三种可导致严重疾病和死亡的冠状

 一项研究发现,像COVID-19这样的古老冠状病毒在2万年前席卷了东亚。这种病毒具有持久的破坏力,可能已经影响了几代人,因此东亚人的基因组中仍然有战斗的痕迹
 
 
COVID-19不是唯一能感染人类的冠状病毒。事实上,在过去的20年里,SARS病毒、MERS病毒和COVID-19病毒已经进入了我们的视野。除了三种可导致严重疾病和死亡的冠状病毒外,还有另外四种冠状病毒也可感染人类,引起轻微感冒等症状。
 
根据目前的主流理论,蝙蝠等哺乳动物是自然界冠状病毒的天然宿主。在偶尔与人类接触时,这些病毒会跨越物种间的屏障,感染人类。
 
对于引起严重疾病的三种冠状病毒,科学家通常知道它们何时从其他动物“跳”到人类身上。然而,对于这四种只引起轻微症状的冠状病毒,我们只能根据它们基因组中的信息进行间接推断——冠状病毒基因组会以相对固定的速率积累突变,所以我们只需要比较不同冠状病毒的基因信息,就可以知道它们何时与共同祖先分道扬镳。
 
基于这一方法,科学家推断,大约在20世纪50年代,一种名为hcov-hku1的常见冠状病毒越过物种屏障,感染了人类。另一种冠状病毒HCoV-NL63大约在820年前感染了人类。它也是已知的第一种感染人类的冠状病毒。以前的感染史是空白的。
 
直到今年6月发表在《当代生物学》上的一项研究,这一日期被推迟了大约2万年。
 
 
在这项研究中,科学家们改变了传统的研究思路,将注意力从病毒基因组转向人类基因组。
 
几万年来,为了提高人类对病毒的抵抗力,基因组一直在进化。有时一个基因突变就足以决定生死。可想而知,有助于抵抗病毒感染的突变基因可以带来更多的生存优势,并且可以很容易地代代相传。
 
可以想象,如果一个基因的变体在群体中占据主导地位,它很可能在过去的选择压力下迅速进化,从而在群体基因组中扎根。
 
利用这个想法,亚利桑那大学的进化生物学家David ENARD教授近年来一直在探索人类基因组,以了解不同病毒的感染史。自从covid-19病毒爆发以来,他的注意力转移到了冠状病毒上。远古时代我们的祖先是否受到冠状病毒的影响?
 
为此,研究人员选取了420种能与冠状病毒相互作用的人类蛋白质,其中332种来自于对COVID-19相互作用蛋白质的质谱分析,其余88种来自于此前对其他冠状病毒(如SARS病毒)的研究。科学家们随后在全世界26个不同的人群中发现了编码这些蛋白质的基因的进化。
 
研究发现,东亚几个群体中有42个基因存在“显性”基因变异,其中至少一半与抗病毒功能有关。然而,这些变异并没有发生在邻近的南亚和其他大陆,“当我们比较世界其他地区的人时,我们没有发现这个信号,这项研究的主要作者yassine souilmi博士补充说。
 
这些结果表明,东亚人群中与冠状病毒相互作用的几个关键蛋白在历史上发生了重大变化。
 
 
在漫长的进化过程中,基因会不断积累突变。有趣的是,随后的研究发现,这42个基因积累了几乎相同数量的突变,表明它们几乎在同一时间快速进化“这不可能是巧合”埃纳德教授说。
 
研究人员估计,这些抗病毒突变在大约2万到2.5万年前突然出现。这个结果相当令人惊讶,因为根据目前的了解,东亚当时的人口密度并不高。这也可能从一个侧面反映出当时这种病毒的传播力有多强。
 
这项研究除了发现古代冠状病毒感染史外,还有其现实意义。分析表明,这42种抗病毒蛋白主要在肺部表达,体外实验证实它们可以直接与COVID-19相互作用,说明人类冠状病毒攻击人类细胞的机制在过去几千年中已经演变为保守主义。这也为抗冠状病毒药物的开发提供了有价值的见解。
 
不过现在的东亚人群基因组中还残留2万多年前与冠状病毒交手的痕迹,也让研究人员们心生一丝担忧——这些痕迹表明在缺乏有效控制手段的情况下,冠状病毒可以影响好几代人。同理,如果当下的疫情得不到迅速控制,“可能还会对数代人造成影响。”
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