COVID-19大流行起源的“快照”
研究显示，随着COVID-19从中国和亚洲传播到澳大利亚、欧洲和北美，它通过基因突变形成了“初期超新星”。研究人员表示，他们的方法可以用来帮助识别未登记的感染源。
彼得•福斯特：“系统发育网络分析有可能帮助识别未记载的COVID-19感染源”。
来自英国剑桥大学和德国的研究人员利用基因网络技术，重建了人体内COVID-19的早期“进化路径”——当病毒从武汉传播到欧洲和北美时。
通过分析第一批160个完整的病毒基因组，科学家们已经绘制出了一些新的冠状病毒通过其突变的原始传播，这些突变产生了不同的病毒谱系。
“有太多的快速突变，很难精确地追踪到一棵COVID-19系谱树。我们使用数学网络算法来同时可视化所有可能的树，”剑桥大学的首席作者、遗传学家彼得·福斯特博士说。
“这些技术主要是通过DNA来绘制史前人类的运动轨迹。我们认为这是第一次使用它们来追踪像COVID-19这样的冠状病毒的感染途径。”
研究小组使用了从2019年12月24日至2020年3月4日期间从世界各地采集的病毒基因组数据。这项研究揭示了COVID-19的三个不同的“变种”，由一串串紧密相关的世系组成，它们分别被标记为“A”、“B”和“C”。
福斯特和同事们发现，与在蝙蝠体内发现的Covid19类型最接近的一种病毒——A型，即“原始人类病毒基因组”——在武汉存在，但令人惊讶的是，它并不是这座城市的主要病毒类型。
据报道，在居住在武汉的美国人身上发现了变异的A型病毒，在来自美国和澳大利亚的病人身上也发现了大量的A型病毒。
武汉的主要病毒类型“B”在东亚各地的患者中普遍存在。然而，这种变异并没有传播到该地区以外，没有进一步的变异——这意味着在武汉发生了“创始者事件”，或者东亚以外地区对这种Covid19的“抵抗”，研究人员说。
“C”型是主要的欧洲型，在法国、意大利、瑞典和英国的早期患者中发现。该研究在中国大陆的样本中没有发现它，但在新加坡、香港和韩国发现了它。
新的分析还表明，这种病毒最早进入意大利的途径之一是1月27日首次记录在案的德国感染，而另一种早期意大利感染途径与“新加坡群集”有关。
重要的是，研究人员说他们的基因网络技术准确地追踪了已建立的感染途径：突变和病毒谱系连接了已知病例之间的点。
因此，科学家们认为，这些“系统发育”方法可以应用于最新的冠状病毒基因组测序，以帮助预测未来全球疾病传播和激增的热点。
福斯特说：“系统发育网络分析有可能帮助确定未经证实的Covid19感染源，然后可以对其进行隔离，以遏制该疾病在全球的进一步传播。”
福斯特是剑桥大学麦克唐纳考古研究所(McDonald Institute of Research)和该校继续教育研究所(Institute of Continuing Education)的研究员。
研究结果发表在今天的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。该研究使用的软件，以及1000多个冠状病毒基因组的分类和计数，可在www.fluxus-technology.com免费获得。
变异‘A’与在蝙蝠和穿山甲中发现的病毒最接近，被研究人员描述为“疫情的根源”。类型“B”由“A”衍生而来，由两个突变分开，然后“C”是“B”的“子代”。
研究人员表示，“B”变种在东亚的本地化可能源于一种“创始人效应”：当一种病毒从一个小的、孤立的感染群体中建立起一种新类型时，就会出现遗传瓶颈。
福斯特认为，还有另一种解释值得考虑。“武汉b型病毒可能在免疫或环境上适应了东亚人口的很大一部分。它可能需要变异来克服东亚以外的耐药性。在这个初始阶段，我们似乎在东亚看到了比其他地方更慢的突变率。”
他补充说：“我们详细研究的病毒网络是一种流行病早期阶段的快照，在COVID-19的进化路径被大量突变所掩盖之前。这就好像是在捕捉一颗正在形成的超新星。”
自从今天的PNAS研究开始以来，研究团队已经将其分析扩展到了1001个病毒基因组。福斯特说，虽然还没有经过同行的审查，但最新的研究表明，第一次感染并在人类中传播的COVID-19病毒发生在9月中旬到12月初之间。
研究人员使用的系统发育网络方法——允许在一个简单的图中同时可视化数百棵进化树——于1979年在新西兰率先使用，然后在1990年代由德国数学家开发。
这些技术引起了考古学家科林·伦弗鲁教授的注意。伦弗鲁后来在剑桥大学建立了世界上最早的考古基因学研究小组之一。
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（编译 勤洗手）
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