Los científicos identifican regiones y especies que impulsan la evolución del coronavirus en los murciélagos

Los científicos identifican regiones y especies que impulsan la evolución del coronavirus en los murciélagos

Los científicos están profundizando en los hábitats de los murciélagos y descubriendo cómo los coronavirus evolucionan, migran y saltan entre especies, arrojando luz sobre los orígenes de la pandemia y los riesgos futuros.

En un estudio publicado recientemente en la revistacomunicación de la naturalezaUn grupo de investigadores examinó la evolución, la transmisión entre especies y la propagación de los coronavirus de murciélagos (CoV) en China, identificó puntos críticos de diversidad evolutiva y rastreó los orígenes del coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2).

fondo

Los CoV son virus del ácido ribonucleico (virus de ARN) que causan enfermedades respiratorias e intestinales en humanos y animales; todos los CoV que infectan a los humanos son de origen zoonótico y a menudo se originan en murciélagos. El gran tamaño de su genoma, sus altas tasas de recombinación y su plasticidad genómica facilitan la transmisión entre especies y una rápida adaptación, lo que lleva a brotes como el SARS-CoV, el síndrome respiratorio por coronavirus de Oriente Medio (MERS-CoV) y el SARS-CoV-2. Murciélagos, especialmente género.rinolofoalbergan diversos alfa-CoV (α-CoV) y beta-CoV (β-CoV), con puntos críticos en regiones como China, donde la rica fauna de murciélagos y la biogeografía única aumentan el riesgo de desbordamiento. El estudio destaca que estas características evolutivas, combinadas con el contexto ecológico del sur y suroeste de China, hacen que estas regiones sean particularmente importantes para comprender la dinámica del CoV. Es fundamental realizar más investigaciones sobre la macroevolución y la dinámica de transmisión del CoV de los murciélagos para comprender el potencial zoonótico y mejorar la prevención de pandemias mediante estrategias de preparación y vigilancia específicas.

Sobre el estudio

Dinámica del cambio de huésped: el estudio encontró que los alfa coronavirus (α-CoV) tienen una mayor propensión a la transmisión entre especies que los beta coronavirus (β-CoV), y los α-CoV experimentan un cambio de huésped entre familias siete veces más frecuente. CoV observados a lo largo de la evolución.

En el presente estudio, se recolectaron hisopos orales y rectales y gránulos fecales de murciélagos en todas las provincias chinas, incluidas Anhui, Beijing, Hainan, Hubei, Guangdong, Guangxi, Yunnan y otras, entre 2010 y 2015. El muestreo no letal se llevó a cabo utilizando redes de niebla, y los murciélagos fueron liberados inmediatamente después de la recolección. Se hicieron punzones de ala para marcar códigos de barras con ácido desoxirribonucleico (ADN). Los protocolos de manejo de murciélagos se ajustaron a las directrices del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad de Tufts y del Instituto de Virología de Wuhan de la Academia de Ciencias de China. Las muestras se almacenaron a -80 grados Celsius.

El ARN se extrajo utilizando el kit High Pure Viral RNA (Roche), y una reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa semianidada (RT-PCR) de un solo paso se dirigió al gen de la ARN polimerasa dependiente de ARN (RdRp) para la detección de CoV. Los productos de PCR se secuenciaron y confirmaron mediante clonación o códigos de barras para garantizar la confiabilidad de los datos. El conjunto de datos incluía 589 secuencias novedosas y 616 de la Base de datos de secuencias genéticas (GenBank) y la Iniciativa global para compartir datos sobre la influenza aviar (GISAID).

Las secuencias se alinearon y analizaron filogenéticamente utilizando el software BEAST (Bayesian Evolutionary Analysis Sampling Trees). Según la diversidad de mamíferos, los lugares de muestreo se dividieron en seis regiones zoogeográficas. Se reconstruyeron los estados ancestrales de la familia anfitriona, el género y la región y se evaluaron transiciones significativas de la región o el anfitrión utilizando factores Bayes. El estudio reconoce que confiar en secuencias parciales de RdRp, si bien es eficaz, limita la profundidad del análisis filogenético y puede excluir variantes de CoV altamente divergentes.

Las métricas de diversidad filogenética revelaron patrones de diversidad de CoV regionales y específicos del huésped, y las pruebas de Mantel resaltaron las conexiones entre la diferenciación genética viral, la filogenia del huésped y el aislamiento geográfico.

Resultados del estudio

Se generaron un total de 589 secuencias parciales del gen RdRp a partir de hisopos rectales de murciélagos recolectados en toda China y se combinaron con 608 secuencias de CoV de murciélago y 8 de CoV de pangolín de bases de datos públicas, incluidas GenBank y GISAID. Se crearon dos conjuntos de datos: uno basado en taxones hospedantes y el otro en ubicaciones de muestreo, categorizados en seis regiones zoogeográficas que reflejan la diversidad de mamíferos y límites no administrativos. Estas regiones incluyeron el suroeste (SW), el norte (NE), el centro (CE), el sur (SE), el centro-norte (CN) y la isla de Hainan (HI).

El conjunto de datos del huésped contenía 676 secuencias de α-CoV de 40 especies de murciélagos y 503 secuencias de β-CoV de 29 especies de murciélagos. El conjunto de datos geográficos incluyó secuencias de 21 provincias para α-CoV y 20 provincias para β-CoV. También se realizaron análisis en subconjuntos aleatorios de secuencias para reducir el sesgo de muestreo y garantizar una representación consistente.

Agrupación filogenética: Se encontró una fuerte agrupación filogenética entre familias de murciélagos con diferentes patrones de desarrollo en el sur y suroeste de China. Regiones como la isla de Hainan mostraron una diversidad endémica de CoV única.

El análisis filogenético bayesiano sugirió que los α-CoV probablemente se originaron enrinoceronte(murciélago de herradura) yvespertilionida(murciélagos vespertinos), mientras que los β-CoV se han relacionado con ellavespertilionidaYPterosauriosEspecies (zorros voladores). Se observaron con frecuencia eventos de transmisión entre especies, y los α-CoV mostraron tasas más altas de cambio de huésped entre familias y géneros en comparación con los β-CoV. Rhinolophidae y Miniopteridae (murciélagos de dedos largos) fueron los donantes más comunes de α-CoV, mientras queRinolófidosdominan como donantes y receptores de β-CoV.

Los análisis espaciotemporales revelaron rutas de propagación significativas tanto para los α-CoV como para los β-CoV dentro de China. El SO surgió como un importante centro de migración de CoV con los mayores movimientos entrantes y salientes. Los α-CoV mostraron tasas de migración más altas que los β-CoV, y las regiones SW y HI mostraron una diversidad endémica pronunciada. El sur y el suroeste de China fueron identificados como refugios durante las edades de hielo, lo que contribuyó a la persistencia y diversificación a largo plazo de los CoV de murciélagos en estas regiones.

La agrupación filogenética, evaluada por la distancia filogenética media (MPD) y la distancia media al taxón más cercano (MNTD), mostró una fuerte estructuración entre familias de murciélagos y regiones zoogeográficas. Las regiones SW y HI mostraron la mayor distinción evolutiva para ambos géneros de CoV. Las pruebas de Mantel revelaron correlaciones significativas entre la diferenciación genética y la distancia geográfica tanto para los α-CoV como para los β-CoV, y los β-CoV también mostraron correlaciones con la filogenia del huésped.

Conclusiones

El análisis filogenético de los CoV de murciélagos muestreados en China reveló una diversidad significativa: 11 de 17 géneros de murciélagos albergaban tanto α-CoV como β-CoV. El SARS-CoV-2 probablemente proviene de un grupo de virus que se encuentran en los murciélagos de herradura (Rhinolophus spp.), principalmente en la provincia de Yunnan. Sin embargo, el estudio señala que las restricciones en el muestreo y la proximidad de los sitios de recolección a las fronteras internacionales sugieren que los virus precursores también podrían haberse originado en Myanmar, Laos u otros países vecinos.

Los resultados resaltan la necesidad urgente de una vigilancia específica en el sur de China y el sudeste asiático, con especial atención en esterinolofoYHipposiderosLos murciélagos, que son fundamentales para los eventos de transmisión entre especies. El estudio también enfatiza la importancia de comprender las propiedades biológicas de los α-CoV, que tienen un mayor potencial de cambio de huésped y un mayor riesgo zoonótico que los β-CoV.

Fuentes: