2万年前我们就和冠状病毒交过手,DNA里至今还留有战斗的痕迹

发布时间2021-07-05 09:32 作者:佚名 原文链接:点击获取

▎药明康德内容团队编辑

一项研究发现,早在2万年前,类似新冠病毒的古老冠状病毒就曾席卷东亚地区。这种病毒具有持久的破坏力,可能影响了好几代人,以至于在东亚人群的基因组里,至今还残留着战斗过的痕迹……

新冠病毒并不是唯一能感染人类的冠状病毒。事实上,仅仅在过去的20多年里,SARS病毒、MERS病毒、以及新冠病毒先后进入我们的视野。除了这三种能引起严重的疾病、致人死亡的冠状病毒外,还有四种其它冠状病毒也能感染人类,造成轻微感冒一样的症状。

依照目前的主流理论,蝙蝠和另一些哺乳动物是冠状病毒在自然界中的天然宿主。在与人类的偶尔接触中,这些病毒可以跨越物种之间的障碍,感染人类。

图片来源:药明康德内容团队

对于三种引起严重疾病的冠状病毒,科学家们大致知道它们从其它动物“跳跃”至人类的时间。但对于四种仅引起轻微症状的冠状病毒,我们只能根据它们基因组里的信息做间接推断——冠状病毒基因组会以相对固定的速度积累突变,因此只需对不同冠状病毒的遗传信息进行对比,就可以知道它们何时从共同的祖先处分道扬镳。

基于这一方法,科学家们推断出一种叫做HCoV-HKU1的常见冠状病毒大约在上世纪50年代跨越物种障碍,感染人类。而另一种叫做HCoV-NL63的冠状病毒,感染人类的时间大约在820年前。这也是已知最早感染人类的冠状病毒。再早之前的感染史,则是一片空白。

直到今年6月发表在Current Biology上的一项研究,将这个日期往前推了约2万年。

在这项研究中,科学家们一改常规的研究思路,将目光从病毒的基因组,转向了人类的基因组。

上万年来,人类为了提高对病毒的抵抗力,基因组也在不断发生进化。有时一个基因突变,就足以决定生死。可想而知,那些有助于抵抗病毒感染的变异基因,更能带来生存上的优势,也更容易一代代遗传下去。

可以想象,倘若一条基因的某个变异版本在人群中占“统治性”的地位,那它很有可能是在过去的选择压力下快速进化出来,就此在人群的基因组中扎根。

利用这一思路,亚利桑那大学的进化生物学家David Enard教授在近些年一直在探索人类基因组,想了解不同病毒对人类的感染史。而自新冠疫情爆发后,他的注意力也自然转向了冠状病毒——在遥远的古代,我们的祖先是否也曾受到冠状病毒的影响?

为此,研究人员们挑选了420个能与冠状病毒进行互作的人类蛋白,其中332个蛋白来自对新冠病毒互作蛋白的质谱分析,剩下88个则来自过去对于其它冠状病毒(如SARS病毒)的文献研究。随后,科学家们复原了编码这些蛋白的基因在全球26个不同人群中的进化情况。

在多个东亚人群中,都观察到一些与冠状病毒互作的基因突然发生变异(图片来源:参考资料[1])

研究发现在多个东亚人群中,有42条基因出现了具有“统治性”的基因变异,其中至少一半的功能与抗病毒有关。而这些变异在邻近的南亚,以及其它大陆中则未曾出现。“当我们比较世界其它地区的人群时,则没有找到这个信号。”本研究的第一作者Yassine Souilmi博士补充道。

这一结果表明东亚人群与冠状病毒发生相互作用的几个关键蛋白,在历史上都曾出现重大变化。

在进化的漫漫长河中,基因会不断积累突变。有意思的是,后续研究发现这42条基因积累的突变数几乎相同,说明它们几乎是在同一时刻快速进行进化。“这绝对不可能是巧合。”Enard教授说道。

这些基因变异有望找到抵抗冠状病毒的新方法(图片来源:参考资料[1])

研究人员们估算,这些抗病毒突变大约在2万至2.5万年前突然出现。这一结果颇令人惊讶,因为根据目前的理解,当时东亚的人口密度并不高。这或许也从一个侧面反映,当时这种病毒的传播力有多强。

除了发现远古时期的冠状病毒感染史外,这项研究还有其现实意义——分析表明这42个与抗病毒有关的蛋白主要在肺部表达,且体外实验确认它们能够与新冠病毒直接作用,表明在几万年来,冠状病毒侵袭人类细胞的机制具有进化保守性。这也为开发针对冠状病毒的药物提供了宝贵洞见。

不过现在的东亚人群基因组中还残留2万多年前与冠状病毒交手的痕迹,也让研究人员们心生一丝担忧——这些痕迹表明在缺乏有效控制手段的情况下,冠状病毒可以影响好几代人。同理,如果当下的疫情得不到迅速控制,“可能还会对数代人造成影响。”

参考资料:

[1] Souilmi, Y., el, al. (2021). An ancient viral epidemic involving host coronavirus interacting genes more than 20,000 years ago in East Asia. Current Biology. Published. https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.05.067

[2] A Coronavirus Epidemic Hit 20,000 Years Ago, New Study Finds. Retrieved June 24, 2021, from

https://www.nytimes.com/2021/06/24/science/ancient-coronavirus-epidemic.html

[3] A Coronavirus Epidemic Took Place 20,000 Years Ago. Retrieved June 24, 2021, from https://www.technologynetworks.com/genomics/news/a-coronavirus-epidemic-took-place-20000-years-ago-350137

[4] A Coronavirus Epidemic Broke Out in East Asia More Than 20,000 Years Ago. Retrieved June 28, 2021, from https://scitechdaily.com/a-coronavirus-epidemic-broke-out-in-east-asia-more-than-20000-years-ago/

[5] Humans may have suffered a large coronavirus outbreak before Covid. Here’s what our DNA can tell us. Retrieved June 28, 2021, from https://www.weforum.org/agenda/2021/06/coronavirus-20000-years-asia-sars-mers-cov-covid-pandemic-disease

新冠病毒专题

癌症突破

智慧之光

| | | 血检 | | | | | | | | | | | | | | | | | |

热门前沿

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。