يحدد العلماء المناطق والأنواع التي تقود تطور فيروس كورونا في الخفافيش

يحدد العلماء المناطق والأنواع التي تقود تطور فيروس كورونا في الخفافيش

يتعمق العلماء في موائل الخفافيش ويكتشفون كيفية تطور فيروسات كورونا وهجرتها وقفزها بين الأنواع، مما يسلط الضوء على أصول الوباء والمخاطر المستقبلية.

وفي دراسة نشرت مؤخرا في المجلةالتواصل مع الطبيعةقامت مجموعة من الباحثين بفحص تطور فيروسات كورونا الخفافيش (CoVs) وانتقالها عبر الأنواع وانتشارها في الصين، وحددت النقاط الساخنة للتنوع التطوري وتتبعت أصول فيروس كورونا 2 (SARS-CoV-2) المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة.

خلفية

فيروسات كورونا هي فيروسات الحمض الريبي النووي (فيروسات الحمض النووي الريبوزي) التي تسبب أمراض الجهاز التنفسي والأمعاء لدى البشر والحيوانات، وجميع فيروسات كورونا التي تصيب الإنسان هي من أصل حيواني المنشأ وغالبًا ما تنشأ من الخفافيش. إن حجم الجينوم الكبير ومعدلات إعادة التركيب العالية واللدونة الجينومية يسهل انتقال الأنواع عبر الأنواع والتكيف السريع، مما يؤدي إلى تفشي المرض مثل السارس-CoV، ومتلازمة الشرق الأوسط التنفسية فيروس كورونا (MERS-CoV)، وSARS-CoV-2. الخفافيش، وخاصة جنسرينولوفوستؤوي فيروسات ألفا (α-CoV) وفيروسات بيتا (β-CoV) المتنوعة، مع وجود نقاط ساخنة في مناطق مثل الصين، حيث تزيد حيوانات الخفافيش الغنية والجغرافيا الحيوية الفريدة من خطر الانتشار. تسلط الدراسة الضوء على أن هذه السمات التطورية، جنبًا إلى جنب مع السياق البيئي لجنوب وجنوب غرب الصين، تجعل هذه المناطق ذات أهمية خاصة لفهم ديناميكيات فيروس كورونا. يعد إجراء مزيد من الأبحاث حول التطور الكبير وديناميكيات انتقال فيروس الخفافيش أمرًا بالغ الأهمية لفهم إمكانات الأمراض الحيوانية المنشأ وتحسين الوقاية من الأوبئة من خلال استراتيجيات المراقبة والتأهب المستهدفة.

حول الدراسة

ديناميكيات تبديل المضيف: وجدت الدراسة أن فيروسات كورونا ألفا (α-CoVs) لديها ميل أكبر للانتقال عبر الأنواع من فيروسات كورونا بيتا (β-CoVs)، حيث تشهد فيروسات ألفا-CoVs تبديل المضيف بين العائلات سبع مرات أكثر بشكل متكرر. لوحظت فيروسات التاجية طوال التطور.

في هذه الدراسة، تم جمع مسحات الفم والمستقيم وكريات البراز من الخفافيش في جميع المقاطعات الصينية، بما في ذلك آنهوي وبكين وهاينان وهوبي وقوانغدونغ وقوانغشي ويوننان وغيرها، بين عامي 2010 و2015. وتم إجراء أخذ عينات غير مميتة باستخدام شبكات ضبابية، مع إطلاق الخفافيش مباشرة بعد جمعها. تم عمل لكمات الجناح لوضع علامات على الباركود باستخدام حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA). كانت بروتوكولات التعامل مع الخفافيش متوافقة مع إرشادات لجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسية (IACUC) بجامعة تافتس ومعهد ووهان لعلم الفيروسات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم. تم تخزين العينات عند -80 درجة مئوية.

تم استخراج الحمض النووي الريبي (RNA) باستخدام مجموعة High Pure Viral RNA Kit (Roche)، واستهدف تفاعل سلسلة بوليميريز النسخ العكسي شبه المتداخل (RT-PCR) في خطوة واحدة جين بوليميريز RNA المعتمد على الحمض النووي الريبي (RdRp) للكشف عن فيروس كورونا. تم تسلسل منتجات PCR وتأكيدها عن طريق الاستنساخ أو التشفير الشريطي لضمان موثوقية البيانات. وتضمنت مجموعة البيانات 589 تسلسلاً جديدًا و616 من قاعدة بيانات التسلسل الجيني (GenBank) والمبادرة العالمية لمشاركة بيانات أنفلونزا الطيور (GISAID).

تمت محاذاة التسلسلات وتحليلها من الناحية التطورية باستخدام برنامج BEAST (أشجار أخذ عينات التحليل التطوري البايزي). بناءً على تنوع الثدييات، تم تقسيم مواقع أخذ العينات إلى ست مناطق جغرافية حيوانية. تم إعادة بناء حالات الأجداد للعائلة المضيفة والجنس والمنطقة وتم تقييم التحولات الهامة للمضيف أو المنطقة باستخدام عوامل بايز. تدرك الدراسة أن الاعتماد على تسلسلات RdRp الجزئية، على الرغم من فعاليته، إلا أنه يحد من عمق التحليل الوراثي وقد يستبعد متغيرات فيروس كورونا شديدة التباين.

كشفت مقاييس التنوع التطوري عن أنماط إقليمية ومحددة للمضيف لتنوع فيروس كورونا، حيث سلطت اختبارات رف الموقد الضوء على الروابط بين التمايز الجيني الفيروسي، وتطور السلالات المضيفة، والعزلة الجغرافية.

نتائج الدراسة

تم إنشاء ما مجموعه 589 تسلسلًا جزئيًا لجين RdRp من مسحات مستقيمية الخفافيش التي تم جمعها في جميع أنحاء الصين وتم دمجها مع 608 تسلسل فيروس كورونا الخفافيش و8 تسلسلات فيروس كورونا البنجولين من قواعد البيانات العامة بما في ذلك GenBank وGISAID. تم إنشاء مجموعتي بيانات: واحدة تعتمد على الأصناف المضيفة والأخرى على مواقع أخذ العينات، وتم تصنيفها إلى ست مناطق جغرافية حيوانية تعكس تنوع الثدييات والحدود غير الإدارية. وشملت هذه المناطق الجنوب الغربي (SW)، والشمال (NE)، والوسطى (CE)، والجنوب (SE)، والشمال الأوسط (CN)، وجزيرة هاينان (HI).

تحتوي مجموعة البيانات المضيفة على 676 تسلسل α-CoV من 40 نوعًا من الخفافيش و503 تسلسل β-CoV من 29 نوعًا من الخفافيش. تضمنت مجموعة البيانات الجغرافية تسلسلات من 21 مقاطعة لـ α-CoVs و20 مقاطعة لـ β-CoVs. تم إجراء التحليلات أيضًا على مجموعات فرعية عشوائية من التسلسلات لتقليل تحيز أخذ العينات وضمان التمثيل المتسق.

التجمع التطوري: تم العثور على تجمعات تطورية قوية بين عائلات الخفافيش ذات الأنماط التنموية المختلفة في جنوب وجنوب غرب الصين. أظهرت مناطق مثل جزيرة هاينان تنوعًا متوطنًا فريدًا لفيروس كورونا.

اقترح تحليل النشوء والتطور بايزي أنه من المحتمل أن تكون فيروسات α-CoV قد نشأت فيوحيد القرن(خفاش حدوة الحصان) وفيسبيرتيليونيد(خفافيش المساء)، بينما تم ربط فيروسات بيتا بهافيسبيرتيليونيدوالتيروصوراتأنواع (الثعالب الطائرة). تمت ملاحظة أحداث انتقال عبر الأنواع بشكل متكرر، حيث أظهرت فيروسات α-CoV معدلات أعلى من تبديل المضيف بين العائلات والأجناس مقارنةً بفيروسات β-CoV. كانت Rhinolophidae وMiniopteridae (الخفافيش ذات الأصابع الطويلة) أكثر المانحين شيوعًا لفيروسات α-CoV، في حين أنرينولوفيدايتهيمن على الجهات المانحة والمتلقية لـ β-CoVs.

كشفت التحليلات الزمانية المكانية عن طرق انتشار مهمة لكل من فيروسات α-CoVs وβ-CoVs داخل الصين. ظهرت SO كمركز رئيسي لهجرة CoV مع أعلى الحركات الصادرة والواردة. أظهرت α-CoVs معدلات هجرة أعلى من β-CoVs، حيث أظهرت مناطق SW وHI تنوعًا متوطنًا واضحًا. تم تحديد جنوب وجنوب غرب الصين كملجأ خلال العصور الجليدية، مما ساهم في استمرار وتنوع فيروسات الخفافيش على المدى الطويل في هذه المناطق.

أظهر التجمع التطوري، الذي تم تقييمه بواسطة متوسط ​​المسافة التطورية (MPD) ومتوسط ​​المسافة إلى أقرب تصنيف (MNTD)، بنية قوية بين عائلات الخفافيش والمناطق الجغرافية الحيوانية. أظهرت مناطق SW وHI أعلى تميز تطوري لكلا أجناس CoV. كشفت اختبارات الرف عن وجود ارتباطات مهمة بين التمايز الوراثي والمسافة الجغرافية لكل من فيروسات α-CoVs وفيروسات β-CoVs، حيث تُظهر فيروسات β-CoV أيضًا ارتباطات مع نسالة المضيف.

الاستنتاجات

كشف التحليل الوراثي لفيروسات كورونا المأخوذة من الخفافيش التي تم أخذ عينات منها في الصين عن تنوع كبير: 11 من أصل 17 جنسًا من الخفافيش تأوي كلا من فيروسات كورونا α وفيروسات بيتا. من المحتمل أن يأتي SARS-CoV-2 من مجموعة من الفيروسات الموجودة في خفافيش حدوة الحصان (رينولوفوس النيابة.) ، وخاصة في مقاطعة يوننان. ومع ذلك، تشير الدراسة إلى أن القيود المفروضة على أخذ العينات وقرب مواقع التجميع من الحدود الدولية تشير إلى أن فيروسات السلائف يمكن أن تكون قد نشأت أيضًا في ميانمار أو لاوس أو بلدان مجاورة أخرى.

تسلط النتائج الضوء على الحاجة الملحة للمراقبة المستهدفة في جنوب الصين وجنوب شرق آسيا، مع التركيز بشكل خاص على هذا الأمررينولوفوسوهيبوسيدروسالخفافيش، والتي تعتبر أساسية في أحداث انتقال العدوى بين الأنواع. تؤكد الدراسة أيضًا على أهمية فهم الخصائص البيولوجية لفيروسات α-CoVs، التي تتمتع بإمكانية تبديل مضيف أعلى ومخاطر حيوانية المنشأ مقارنة بـ β-CoVs.

مصادر: