科学家确定了驱动蝙蝠冠状病毒进化的区域和物种

科学家确定了驱动蝙蝠冠状病毒进化的区域和物种

科学家们正在深入研究蝙蝠的栖息地，发现冠状病毒如何进化、迁移和在物种之间跳跃，从而揭示大流行的起源和未来的风险。

在最近发表在该杂志上的一项研究中自然交流一组研究人员研究了中国蝙蝠冠状病毒（CoV）的进化、跨物种传播和传播，确定了进化多样性的热点，并追踪了严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2（SARS-CoV-2）的起源。

背景

冠状病毒是核糖核酸病毒（RNA病毒），可引起人类和动物的呼吸道和肠道疾病，所有感染人类的​​冠状病毒都具有人畜共患来源，通常源自蝙蝠。它们的基因组大小、重组率高和基因组可塑性有利于跨物种传播和快速适应，导致 SARS-CoV、中东呼吸综合征冠状病毒 (MERS-CoV) 和 SARS-CoV-2 等疫情的爆发。蝙蝠，尤其是蝙蝠属菊头蝠属存在多种α-冠状病毒（α-CoV）和β-冠状病毒（β-CoV），热点地区是中国等地区，那里丰富的蝙蝠区系和独特的生物地理增加了溢出风险。该研究强调，这些进化特征，再加上中国南部和西南部的生态环境，使得这些地区对于理解冠状病毒的动态特别重要。对蝙蝠冠状病毒宏观进化和传播动力学的进一步研究对于了解人畜共患潜力并通过有针对性的监测和准备策略改善大流行预防至关重要。

关于该研究

宿主转换的动态：研究发现，α-冠状病毒（α-CoV）比β-冠状病毒（β-CoV）具有更高的跨物种传播倾向，其中α-冠状病毒在家族之间经历宿主转换的频率是其七倍。在整个进化过程中观察到的冠状病毒。

本研究于2010年至2015年间在中国所有省份（包括安徽、北京、海南、湖北、广东、广西、云南等）采集了蝙蝠的口腔和直肠拭子以及粪便颗粒。使用雾网进行非致死采样，采集后立即释放蝙蝠。翼形打孔器用于用脱氧核糖核酸 (DNA) 进行条形码标记。蝙蝠处理方案符合塔夫茨大学机构动物护理和使用委员会（IACUC）和中国科学院武汉病毒研究所的指导方针。样品储存于-80摄氏度。

使用高纯病毒RNA试剂盒（罗氏）提取RNA，并通过一步半巢式逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）靶向RNA依赖的RNA聚合酶基因（RdRp）进行冠状病毒检测。 PCR产物通过克隆或条形码进行测序和确认，以确保数据可靠性。该数据集包括 589 个新序列以及来自遗传序列数据库 (GenBank) 和全球禽流感数据共享倡议 (GISAID) 的 616 个序列。

使用 BEAST（贝叶斯进化分析采样树）软件对序列进行比对和系统发育分析。根据哺乳动物的多样性，采样地点被分为六个动物地理区域。重建宿主科、属和区域的祖先状态，并使用贝叶斯因子评估重要的宿主或区域转变。该研究认识到，依赖部分 RdRp 序列虽然有效，但限制了系统发育分析的深度，并可能排除高度分化的 CoV 变异。

系统发育多样性指标揭示了冠状病毒多样性的区域和宿主特异性模式，曼特尔测试强调了病毒遗传分化、宿主系统发育和地理隔离之间的联系。

研究结果

根据在中国各地收集的蝙蝠直肠拭子，并结合 GenBank 和 GISAID 等公共数据库中的 608 个蝙蝠 CoV 和 8 个穿山甲 CoV 序列，生成了总共 589 个 RdRp 基因的部分序列。创建了两个数据集：一个基于宿主分类群，另一个基于采样位置，分为反映哺乳动物多样性和非行政边界的六个动物地理区域。这些区域包括西南 (SW)、北部 (NE)、中部 (CE)、南部 (SE)、中北部 (CN) 和海南岛 (HI)。

宿主数据集包含来自 40 个蝙蝠物种的 676 个 α-CoV 序列和来自 29 个蝙蝠物种的 503 个 β-CoV 序列。地理数据集包括来自 21 个省份的 α-CoV 序列和 20 个省份的 β-CoV 序列。还对序列的随机子集进行了分析，以减少采样偏差并确保一致的表示。

系统发育聚类：在中国南方和西南地区不同发育模式的蝙蝠科中发现了很强的系统发育聚类。海南岛等地区表现出独特的地方性冠状病毒多样性。

贝叶斯系统发育分析表明 α-CoV 可能起源于犀牛（马蹄蝠）和维哌替尼（夜蝠）物种，而 β-CoV 与之相关维哌替尼和翼龙类（狐蝠）种类。经常观察到跨物种传播事件，与 β-冠状病毒相比，α-冠状病毒在科和属之间表现出更高的宿主转换率。犀牛科和小翅目蝙蝠科（长指蝙蝠）是 α-CoV 最常见的供体，而菊科作为 β-CoV 的供体和受体占主导地位。

时空分析揭示了 α-CoV 和 β-CoV 在中国境内的重要传播路线。 SO 成为新冠病毒迁移的主要中心，出境和入境活动最多。 α-CoV 的迁移率高于 β-CoV，西南和高岛地区表现出明显的地方性多样性。中国南部和西南部在冰河时期被确定为避难所，导致这些地区蝙蝠冠状病毒的长期存在和多样化。

通过平均系统发育距离（MPD）和到最近分类单元的平均距离（MNTD）评估的系统发育聚类显示，蝙蝠科和动物地理区域之间具有很强的结构。 SW 和 HI 区域显示出两个 CoV 属的最高进化差异。 Mantel 测试揭示了 α-CoV 和 β-CoV 的遗传分化与地理距离之间存在显着相关性，β-CoV 还显示出与宿主系统发育的相关性。

结论

对中国蝙蝠样本的 CoV 进行的系统发育分析显示出显着的多样性：17 个蝙蝠属中有 11 个同时含有 α-CoV 和 β-CoV。 SARS-CoV-2 可能来自马蹄蝠中发现的一组病毒（菊头菊属），主要分布在云南省。然而，研究指出，对采样的限制以及收集地点靠近国际边界的情况表明，前体病毒也可能起源于缅甸、老挝或其他邻国。

结果凸显了中国南部和东南亚地区迫切需要进行有针对性的监视，特别关注这一点菊头蝠属和希波塞德罗斯蝙蝠是跨物种传播事件的核心。该研究还强调了了解 α-CoV 生物学特性的重要性，它比 β-CoV 具有更高的宿主转换潜力和人畜共患风险。

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