每次发生重大疾病爆发时，科学家和公众首先要问的问题之一是：“这是从哪里来的？”

为了预测和预防像 COVID-19 这样的未来大流行，研究人员需要找到导致它们的病毒的来源。 这不是一项微不足道的任务。 这 艾滋病毒的起源 直到它传播到世界各地 20 年后才明确。 科学家们仍然不知道埃博拉的起源，尽管它已经 自 1970 年代以来引起周期性流行病.

作为一个 病毒生态学专家，我经常被问到科学家如何追踪病毒的起源。 在我的工作中，我发现了许多感染野生植物的新病毒和一些众所周知的病原体 不引起任何疾病. 植物、动物或人类，方法大体相同。 追踪病毒的起源涉及广泛的实地工作、彻底的实验室测试和相当多的运气。

病毒从野生动物宿主转移到人类

许多感染人类的​​病毒和其他病原体起源于动物。 这些疾病是 人畜共患，这意味着它们是由动物病毒引起的，这些病毒会传染给人类并适应在人群中传播。

通过在第一个已知的人类感染地点测试患病动物来开始病毒起源搜索可能很诱人，但野生宿主通常不会表现出任何症状。 病毒和它们的宿主会随着时间的推移相互适应，因此病毒通常不会引起明显的疾病症状，直到它们出现 跳到一个新的宿主物种. 研究人员不能只寻找生病的动物。

另一个问题是人和他们的食用动物不是静止的。 研究人员发现第一个感染者的地方不一定靠近病毒最初出现的地方。 病毒起源追踪的一个挑战是需要收集和测试的人类和动物样本范围广泛。 LLuis Alvarez/DigitalVision 通过盖蒂图片社

在 COVID-19 的情况下，蝙蝠显然是第一个看的地方。 它们是许多冠状病毒的已知宿主，并且是其他人畜共患疾病的可能来源，例如 SARS 和 MERS.

对于导致 COVID-2 的病毒 SARS-CoV-19，迄今为止最接近的相关科学家发现的是 蝙蝠冠状病毒 RaTG13. 这种病毒是武汉病毒研究所病毒学家在 2011 年和 2012 年发现的蝙蝠冠状病毒集合的一部分。 病毒学家在蝙蝠中寻找与 SARS 相关的冠状病毒 1 年 SARS-CoV-2003 大流行. 他们在距离武汉研究所实验室约 932 英里（1,500 公里）的云南省的一个地点收集了蝙蝠的粪便样本和咽喉拭子，并将样本带回那里进行进一步研究。

为了测试蝙蝠冠状病毒是否可以传播给人类，研究人员感染了猴肾细胞和 人肿瘤细胞 与云南样品。 他们发现该集合中的许多病毒可以 在人体细胞中复制，这意味着它们有可能在没有中间宿主的情况下直接从蝙蝠传播给人类。 然而，蝙蝠和人并不经常直接接触，因此中间宿主仍然很有可能。

寻找最近的亲戚

下一步是确定疑似野生动物病毒与感染人类的​​病毒的密切程度。 科学家们通过弄清楚病毒的基因序列来做到这一点，这涉及确定基本构建块的顺序，或者 核苷酸，构成基因组。 两个基因序列共享的核苷酸越多，它们的关系就越密切。

蝙蝠冠状病毒RaTG13的基因测序显示它已经结束 96％相同 SARS-CoV-2。 这种水平的相似性意味着 RaTG13 与 SARS-CoV-2 非常接近，证实 SARS-CoV-2 可能起源于蝙蝠，但距离成为直接祖先仍然太遥远。 很可能还有另一个宿主从蝙蝠身上感染了病毒并将其传给了人类。 为了找到蝙蝠和人类之间的中间宿主，研究人员必须撒下一张大网，并对许多不同的动物进行采样。 美联社照片/ Silvia Izquierdo

由于最早的一些 COVID-19 病例是在与武汉野生动物市场相关的人群中发现的，因此有人猜测该市场的野生动物是蝙蝠和人类之间的中间宿主。 然而，研究人员 从未发现冠状病毒 在市场上的动物中。

同样，当相关的冠状病毒在 穿山甲 在中国南方的一次反走私行动中没收了 SARS-CoV-2，许多人得出结论，SARS-CoV-XNUMX 已经从蝙蝠跳到穿山甲再到人类。 这 穿山甲病毒 然而，发现它与 SARS-CoV-91 只有 2% 相同，因此不太可能是人类病毒的直接祖先。

为了查明 SARS-CoV-2 的起源，需要收集更多的野生样本。 这是一项艰巨的任务——对蝙蝠进行采样非常耗时，并且需要采取严格的预防措施来防止意外感染。 由于SARS相关冠状病毒在 蝙蝠遍布亚洲，包括泰国和日本，找一根很小的针是很大的大海捞针。

为 SARS-CoV-2 创建家谱

为了解决病毒起源和运动的难题，科学家们不仅要找到缺失的部分，还要弄清楚它们是如何组合在一起的。 这需要从人类感染中收集病毒样本，并将这些基因序列相互比较并与其他动物源性病毒进行比较。

为了确定这些病毒样本如何相互关联，研究人员使用计算机工具构建病毒的家谱，或 发展史. 研究人员比较每个病毒样本的基因序列，并通过比对和排列遗传相似性和差异来构建关系。

病毒的直接祖先，拥有最大的遗传相似性，可以被认为是它的父母。 共享相同父序列但有足够的变化使它们彼此不同的变体就像兄弟姐妹。 在 SARS-CoV-2 的情况下， 南非变体 B.1.351 和英国变体 B.1.1.7，是兄妹。

由于不同的分析参数可能会给出不同的结果，因此构建家谱很复杂：同一组基因序列可以产生两种截然不同的家谱。 六种虚构病毒的核苷酸序列显示在顶部。 以下是使用两个不同程序创建的这些病毒的两个家族树。 左侧的树仅使用百分比同一性，而右侧的树还考虑了两个序列是否共享相似的字符。 玛丽莲·罗辛克， CC BY-ND

对于 SARS-CoV-2，系统发育分析证明特别困难。 尽管 数以万计的 SARS-CoV-2 序列 现在可用，它们彼此之间的差别不大 形成清晰的画面 他们之间的关系。

当前的争论：野生宿主还是实验室溢出？

SARS-CoV-2 可能是从研究实验室中释放出来的吗？ 虽然 目前的证据 暗示事实并非如此，最近 18 位著名病毒学家建议这个问题应该是 进一步调查.

尽管有人猜测 SARS-CoV-2 是在实验室中设计的，但这种可能性似乎很小。 在比较野生 RaTG13 与 SARS-CoV-2 的基因序列时，差异随机分布在整个基因组中。 在工程病毒中，会有明显的变化块代表 引入序列 来自不同的病毒来源。

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SARS-CoV-2 基因组中有一个独特的序列，它编码了一部分刺突蛋白，该蛋白似乎在感染人类中起重要作用。 有趣的是，在 MERS 冠状病毒中发现了类似的序列 导致类似于 COVID-19 的疾病.

尽管尚不清楚 SARS-CoV-2 如何获得这些序列，但病毒进化表明它们来自自然过程。 病毒 积累变化 要么通过与其他病毒及其宿主的基因交换，要么通过复制过程中的随机错误。 获得基因改变的病毒使它们具有 生殖优势 通常会通过复制继续传递它。 MERS 和 SARS-CoV-2 在这部分基因组中具有相似的序列，这表明它在两者中自然进化并传播，因为它帮助它们感染人类细胞。

然后去哪儿？

弄清楚 SARS-CoV-2 的起源可以为我们提供了解和预测未来大流行的线索，但我们可能永远不会确切知道它的来源。 不管 SARS-CoV-2 是如何进入人类的，它现在就在这里，并且可能会继续存在。 展望未来，研究人员需要继续监测其传播情况，并让尽可能多的人接种疫苗。

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