W ciągu kilku tygodni wszyscy dowiedzieliśmy się wiele o COVID-19 i wywołującym go koronawirusie: SARS-CoV-2. Chociaż rośnie liczba artykułów naukowych na temat tego wirusa, nadal istnieje wiele szarych obszarów dotyczących jego pochodzenia.
U jakich gatunków zwierząt powstało? Nietoperz, łuskowiec lub inny dziki gatunek? Skąd on pochodzi? Z jaskini lub lasu w chińskiej prowincji Hubei czy z innego miejsca?
W grudniu 2019 roku 27 z pierwszych 41 hospitalizowanych (66 procent) odwiedziło targ w centrum Wuhan w prowincji Hubei. Jednak według badań przeprowadzonych w szpitalu Wuhan pierwszy zidentyfikowany pacjent nie odwiedził tego rynku.
Zamiast tego szacunkowe datowanie molekularne oparte na sekwencjach genomowych SARS-CoV-2 wskazuje na pojawienie się wirusa w listopadzie. To rodzi pytania o związek między tą epidemią COVID-19 a dziką przyrodą.
Dane genomu.
Genom SARS-CoV-2 został szybko zsekwencjonowany przez chińskich naukowców. Jest to cząsteczka RNA złożona z około 30000 zasad, zawierająca 15 genów, w tym gen S, który koduje białko znajdujące się na powierzchni otoczki wirusa (dla porównania, nasz genom ma postać podwójnej helisy DNA o wielkości około 3 miliardów zasad i zawiera około 30000 genów).
Porównawcza analiza genomiczna wykazała, że SARS-CoV-2 należy do grupy beta-koronawirusów i jest bardzo zbliżony do SARS-CoV, który jest odpowiedzialny za epidemię ostrego zapalenia płuc, która pojawiła się w listopadzie 2002 r. W chińskiej prowincji Guangdong, a następnie rozprzestrzeniła się do 29 krajów w 2003 rok.
W sumie zarejestrowano 8098 przypadków, w tym 774 zgonów. Wiadomo, że nosili go nietoperze z rodzaju Rhinolophus, a mały drapieżnik, cyweta palmowa (Paguma larvata), mógł służyć jako żywiciel pośredni między nietoperzami a wczesnymi przypadkami człowieka.
Od tego czasu wiele koronawirusów beta znaleziono głównie u nietoperzy, ale także u ludzi. Na przykład, RaTG13, wyizolowany z nietoperza z gatunku Rhinolophus affinis, w chińskiej prowincji Yunan, został ostatnio opisany jako bardzo podobny do SARS-CoV-2, z sekwencjami genomu identycznymi w 96%.
Wyniki te wskazują, że nietoperze, aw szczególności gatunki z rodzaju Rhinolophus, są rezerwuarem wirusów SARS-CoV i SARS-CoV-2.
Rezerwuar to jeden lub więcej gatunków zwierząt, które nie są bardzo podatne na wirusa, który w naturalny sposób jest siedliskiem jednego lub więcej wirusów.
Brak objawów choroby wynika ze skuteczności ich układu odpornościowego, co pozwala im walczyć z rozprzestrzenianiem się wirusa.
Mechanizm rekombinacji.
7 lutego 2020 roku dowiedzieliśmy się, że łuskowiec ma wirusa jeszcze bliższego SARS-CoV-2. Z 99-procentowym dopasowaniem genomu, sugerował bardziej prawdopodobny wektor niż nietoperze.
Niedawne badania pokazują, że genom koronawirusa wyizolowany z łuskowca malezyjskiego (Manis javanica) jest mniej podobny do SARS-Cov-2, z zaledwie 90% spójnością genomu. Oznacza to, że wirus wyizolowany z łuskowca nie jest odpowiedzialny za szalejącą obecnie epidemię COVID-19.
Jednak koronawirus wyizolowany z łuskowca jest w 99 procentach podobny w określonym regionie białka S, co odpowiada 74 aminokwasom zaangażowanym w domenę wiązania receptora ACE (enzym konwertujący angiotensynę 2), która umożliwia wirusowi inwazję komórek ludzkich w celu ich zakażenia.
Natomiast wirus RaTG13 wyizolowany z nietoperzy R. affinis jest bardzo różny w tym konkretnym regionie (tylko 77 procent podobieństwa). Oznacza to, że koronawirus wyizolowany z łuskowca może przedostać się do komórek ludzkich, podczas gdy koronawirus wyizolowany z nietoperza R. affinis nie.
Ponadto te porównania genomowe pokazują, że wirus SARS-Cov-2 jest wynikiem rekombinacji między dwoma różnymi wirusami, jednym zbliżonym do RaTG13, a drugim bliższym wirusowi łuskowca. Innymi słowy, jest to „chimera” między dwoma wcześniej istniejącymi wirusami.
Ten mechanizm rekombinacji został już zbadany, częściowo w celu wyjaśnienia pochodzenia SARS-CoV. Należy wiedzieć, że rekombinacja prowadzi do powstania nowego wirusa potencjalnie zdolnego do zakażenia nowego gatunku żywiciela.
Aby doszło do rekombinacji, dwa różne wirusy musiały jednocześnie zainfekować ten sam organizm.
Dwa pytania pozostają bez odpowiedzi: w jakim organizmie doszło do tej rekombinacji? (nietoperz, jaszczurka czy inny gatunek?) A przede wszystkim w jakich warunkach miała miejsce ta rekombinacja?
Alexander Khasanin, Systems Institute, Evolution, Biodiversity (CNRS, MNHN, SU, EPHE, UA), National Museum of Natural History (MNHN).
Artykuł opublikowany przez The Conversation.
Źródła: Zdjęcie: (xia yuan / Getty Images)
