導(dǎo)語：近日，加拿大和美國的研究團(tuán)隊相繼在美國24個州和加拿大6個省份，發(fā)現(xiàn)數(shù)百只感染新冠病毒的北美白尾鹿（Odocoileus virginianus）?？茖W(xué)家們試圖了解新冠病毒是如何進(jìn)入鹿體內(nèi)的，在鹿群之間傳播時會發(fā)生什么變化，以及可能為其他野生動物和人類帶來什么風(fēng)險。研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)新冠病毒在鹿中傳播的變異，與在附近人類中傳播的變異一致，新冠病毒在野外可能已經(jīng)通過改變突變，探索新的進(jìn)化途徑。研究人員越來越擔(dān)心這些動物會成為病毒庫，成為病毒暴發(fā)的頑固來源，并可能滋生新的變種。無法防控的野生動物傳播，可能導(dǎo)致新冠病毒的“失控”突變。
Nature：新冠病毒在白尾鹿群傳播已久，已獨(dú)立進(jìn)化
2022年4月26日，Nature發(fā)文表示北美數(shù)百只白尾鹿的新冠核酸檢測為陽性，病毒在鹿身上顯示出長期并獨(dú)立進(jìn)化的痕跡，并可能傳染給人類（圖1）[1]。
自新冠肺炎大流行開始以來，研究人員一直關(guān)注野生動物感染，但跟蹤野生動物以調(diào)查病毒傳播非常困難。為了優(yōu)化野生動物病毒監(jiān)測工作，他們首先研究了具有與人類相似ACE2（Angiotensin Converting Enzyme 2）受體的動物，ACE2是一種病毒進(jìn)入細(xì)胞的宿主細(xì)胞蛋白。由此，研究人員選擇的動物包括家貓、鹿鼠、貉和白尾鹿。
2021年1月，美國農(nóng)業(yè)部的研究表明，圈養(yǎng)的鹿會感染新冠病毒，并在它們的鼻粘液和糞便中傳播，從而將病毒傳播給相鄰圍欄中的其他小鹿。一周之內(nèi)，感染新冠病毒的鹿體內(nèi)便會產(chǎn)生抗體，但鹿群并沒有出現(xiàn)嚴(yán)重病例。
1、新冠病毒已經(jīng)在鹿群中傳播
2021年11月，美國國家野生動物研究中心在Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）發(fā)表題為“SARS-CoV-2 exposure in wild white-tailed deer (Odocoileus virginianus)”的研究成果（圖2）[2]。此項研究通過分析從2021年1月至2021年3月期間從鹿身上采集的385份血液樣本，發(fā)現(xiàn)大約40%的樣本中含有針對新冠病毒的抗體。結(jié)果表明白尾鹿已感染新冠病毒，但尚不清楚白尾鹿是初次感染新冠病毒還是新冠病毒已在鹿群中傳播一段時間。
2、新冠病毒在鹿群中已獨(dú)立進(jìn)化
2021年12月，俄亥俄州立大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院在Nature發(fā)表題為“SARS-CoV-2 infectionin free-ranging white-tailed deer”的研究成果（圖3）[3]。此項研究通過分析2021年1月至2021年3月期間在俄亥俄州6個地點(diǎn)采集的360只放養(yǎng)白尾鹿鼻拭子樣本，發(fā)現(xiàn)129頭鹿的新冠病毒核酸檢測呈陽性，且所感染的新冠病毒為3個譜系（B.1.2、B.1.582和B.1.596）。見：Nature重磅：美國野生白尾鹿已攜帶三種新冠變異株，其中一種與人類中流行的密切相關(guān)
結(jié)果表明新冠病病毒已在鹿群中傳播，并開辟新的進(jìn)化途徑；推測新冠病毒是由人傳染給白尾鹿的，并在白尾鹿種群中進(jìn)一步變異；新冠病毒在鹿群中的三種變異，在刺突蛋白（包括受體結(jié)合域）和ORF1（Open Reading Frames 1）中存在人類中很少觀察到的氨基酸取代，三種變體為鹿群中的獨(dú)立變異。
在人與鹿中“橫跳”，新冠病毒變異超預(yù)期
人類新冠病毒感染白尾鹿的途徑仍然是個謎。目前，主流觀點(diǎn)有兩種：一種為人類直接接觸白尾鹿，導(dǎo)致新冠病毒傳播；另一種為白尾鹿接觸了被新冠患者污染的環(huán)境，如水源、口罩和食物等。白尾鹿為群居動物，繁殖期白尾鹿每天可以行進(jìn)幾十公里，成群結(jié)隊的移動，并在途中與其他鹿群爭奪資源，將會加速新冠病毒的進(jìn)一步傳播。
科學(xué)家擔(dān)心鹿可能成為新冠病毒的永久宿主，也將成為包括人類在內(nèi)的其他動物的疫情暴發(fā)源頭。這種擔(dān)憂已有先例：駱駝是MERS-CoV的天然宿主，這種冠狀病毒會導(dǎo)致中東呼吸綜合征，并傳染給人類。研究人員表示：“新冠病毒一旦將鹿作為宿主，就可能發(fā)生變異、進(jìn)化并與其他冠狀病毒重組。進(jìn)化后的新冠病毒可能會進(jìn)一步感染與鹿共享牧場的其他食草動物，如綿羊、山羊和奶牛?！?/span>
2022年2月22日，加拿大食品檢驗(yàn)局國家外來動物疾病中心和愛荷華州立大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院等研究團(tuán)隊在預(yù)印本平臺bioRxiv發(fā)表題為“Highly divergent white-tailed deer SARS-CoV-2 with potential deer-to-human transmission”的研究結(jié)果（圖5）[4]。此項研究針對2021年11月和2021年12月在安大略省采集的鹿的五個新冠基因組進(jìn)行了測序，并與在中國武漢分離的原始新冠病毒相比，發(fā)現(xiàn)鹿體內(nèi)新冠病毒有76個突變，包括一些有助于病毒感染細(xì)胞刺突蛋白中氨基酸變化的物質(zhì)，這種突變是高度可傳播變體成功的關(guān)鍵；此外，研究人員找到了鹿體內(nèi)新冠病毒最接近的來源為大約一年前的密歇根人；安大略省西南部人體內(nèi)的病毒序列與鹿中發(fā)現(xiàn)的病毒基因組非常相似，盡管證據(jù)尚不明確，但科學(xué)家懷疑此人可能是從鹿身上感染了新冠病毒。
2022年2月7日，賓夕法尼亞州立大學(xué)生物系和哈克生命科學(xué)研究所傳染病動力學(xué)中心在預(yù)印本平臺bioRxiv發(fā)表題為“Detection of SARS-CoV-2 Omicron variant (B.1.1.529) infection of white-tailed deer”的研究結(jié)果（圖6）[5]。研究團(tuán)隊在賓夕法尼亞鹿中發(fā)現(xiàn)了Alpha和Delta新冠病毒變體；Alpha基因組與在人類中發(fā)現(xiàn)的不同，表明Alpha在鹿群中獨(dú)立進(jìn)化；在Delta成為人類感染主要變體的數(shù)月后在鹿體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了Delta變體，且感染Omicron的鹿體內(nèi)已經(jīng)有Delta抗體，說明鹿會和人類一樣再次感染新變體（圖7）。
研究人員表示：“如果動物能夠和人一樣被新冠病毒再次感染，那么新冠病毒就不會消失，并將繼續(xù)進(jìn)化，持續(xù)傳播，最終導(dǎo)致病毒的變異失去控制。但目前還沒有足夠的證據(jù)表明鹿是新冠病毒危險變異的溫床，我們需要看到更多從鹿傳染到人的事件，才能稱鹿為人類感染新冠病毒的宿主?！?/span>
Nature：Omicron異常突變可能源自動物傳播
2022年1月28號，Nature發(fā)文表示新冠病毒突變體Omicron出現(xiàn)了許多不尋常的突變，其進(jìn)化途徑可能與動物有關(guān)（圖8）[6]。自新冠病毒Omicron突變體在南非首次發(fā)現(xiàn)后，科學(xué)家們已經(jīng)在120多個國家、地區(qū)對其進(jìn)行了追蹤，但仍然對一個關(guān)鍵問題感到困惑：Omicron是從哪里來的？Omicron具有一系列不尋常的突變，它完全在研究人員的視野之外進(jìn)化，出現(xiàn)的太突然（圖9）。
瑞士巴塞爾大學(xué)的計算生物學(xué)家Richard Neher 表示：“與在中國武漢分離的原始新冠病毒相比，Omicron有50多個突變，其中約30種會導(dǎo)致刺突蛋白中的氨基酸發(fā)生變化，新冠病毒利用該蛋白附著并與細(xì)胞融合。以前關(guān)注的變體不超過十個這樣的尖峰突變，Omicron卻是一個地獄般的變化?！?/span>
加利福尼亞州拉霍亞斯克里普斯研究所的傳染病研究員KristianAndersen表示：“由于以前從未見過Omicron攜帶的一些突變，因此該變體可能是在不涉及人際傳播鏈的環(huán)境中進(jìn)化的?！奔幽么笏_斯喀徹溫大學(xué)病毒學(xué)家AngelaRasmussen表示：“人與人之間的傳播不利于積累像Omicron自2020年年中以來那樣多的變化，對于這么多突變的出現(xiàn)，僅一年半的時間真的不夠?！?/span>
世界衛(wèi)生組織的研究人員已經(jīng)對數(shù)百萬個新冠病毒基因組進(jìn)行了測序，但他們并未找到源頭，可能忽略了一系列導(dǎo)致Omicron突變的因素。Omicron可能在人身上進(jìn)化而來，也可能是在其他動物宿主中進(jìn)化而來。
2021年12月，中國科學(xué)院研究團(tuán)隊在Journal of Genetics and Genomics發(fā)表題為“Evidence for a mouse origin of the SARS-CoV-2 Omicron variant”的研究成果，并提出新冠病毒的反向人畜共患病理論（圖10）[7]。此項研究針對Omicron的45種突變進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)Omicron的祖代從人類“跳躍”到小鼠身上，迅速積累了有利于感染宿主的突變，然后又“跳躍”回人類，Omicron出現(xiàn)了跨物種進(jìn)化軌跡。
新冠病毒是一種混雜病毒，它已傳播到野豹、動物園的鬣狗、河馬、寵物雪貂和倉鼠。新冠病毒對歐洲的水貂養(yǎng)殖場造成了嚴(yán)重破壞，并已滲透到整個北美的白尾鹿種群中。南非開普敦大學(xué)計算生物學(xué)家DarrenMartin表示：“大量感染動物，且感染的持續(xù)時間比人類更長，這可以為新冠病毒提供探索各種突變的空間，使新冠病毒進(jìn)化出大量無人知曉的‘幽靈變體’。反向人畜共患病理論是具有說服力的，新冠病毒在動物宿主中傳播的變異并不一定會影響其感染人類的能力?！盇ndersen表示：“反向人畜共患病理論也可以解釋為什么Omicron中的一些突變以前在人類中很少見?！?/span>
新冠病毒是人畜共患傳染病，防控難度極大
在全球新冠病毒流行監(jiān)測中，要關(guān)注與病毒生物學(xué)功能相關(guān)的變異，及時調(diào)整和更新防控策略，密切關(guān)注病毒在人和動物間的跨種傳播，預(yù)防更廣泛的人畜共患疫情。
新冠病毒的基因起源研究旨在揭示新冠病毒的自然/中間宿主及進(jìn)化路徑，從而制定有針對性的防控策略，從源頭上切斷病毒從動物到人的傳播途徑。疫情暴發(fā)后，全球不同的研究團(tuán)隊先后在不同地區(qū)的不同種類蝙蝠中鑒定到了相關(guān)的新冠樣冠狀病毒。其中，在老撾的馬來菊頭蝠中發(fā)現(xiàn)的新冠樣冠狀病毒BANAL-52，是目前已知的與新冠病毒全基因最相似的蝙蝠源冠狀病毒，相似性高達(dá)96.8%。多種蝙蝠攜帶的新冠樣冠狀病毒的陸續(xù)鑒定表明，新冠樣病毒具有地理分布的廣泛性、遺傳多樣性以及部分病毒感染人的高風(fēng)險性。
此外，也有研究團(tuán)隊在馬來穿山甲中鑒定到了新冠樣冠狀病毒，與新冠病毒全基因組相似性為85.5%~92.4%，表明穿山甲可能是在新冠病毒形成的進(jìn)化路徑中，經(jīng)歷的中間感染宿主之一。
值得注意的是，目前尚未發(fā)現(xiàn)與新冠病毒全基因組相似性高于99%的病毒，新冠病毒基因進(jìn)化起源和進(jìn)化路徑尚不清晰。
在荷蘭，病毒由人傳播到水貂后，在水貂體內(nèi)發(fā)生了變異，變異病毒又回傳給水貂農(nóng)場的工作人員，并導(dǎo)致人群中的傳播。
另外，人類排放的廢棄物和廢水可能是新冠病毒感染野生白尾鹿和水貂等的重要傳染源。同樣，大量動物均可以傳播病毒，而且動物回傳至人類的風(fēng)險一直存在，這種來自于動物的傳播，幾乎不可能被完全防控住。
當(dāng)然，這也不全都是悲觀的。畢竟病毒最終要與宿主和諧共生，新冠病毒隨著傳播，毒力逐步下降，這是事實(shí)。就象Omicron一度認(rèn)為其毒力類似原始毒株，但是新近證明，這是錯誤的，確實(shí)比原始毒株要弱。
參考資料：
[1]https://www.nature.com/articles/d41586-022-01112-4
[2]Chandler JC, Bevins SN, Ellis JW, et al. SARS-CoV-2 exposure in wild white-tailed deer (Odocoileus virginianus). Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Nov23;118(47):e2114828118. doi: 10.1073/pnas.2114828118. PMID: 34732584; PMCID:PMC8617405.
[3]Hale VL, Dennis PM, McBride DS, et al. SARS-CoV-2 infection infree-ranging white-tailed deer. Nature. 2022 Feb;602(7897):481-486. doi:10.1038/s41586-021-04353-x. Epub 2021 Dec 23. PMID: 34942632; PMCID:PMC8857059.
[4]Bradley P, Oliver L, Finlay M, et al. Highly divergent white-tailed deer SARS-CoV-2 with potential deer-to-human transmission. bioRxiv2022.02.22.481551; doi:https://doi.org/10.1101/2022.02.22.481551
[5]Vandegrift KJ, Yon M, Surendran-Nair M, et al. Detection of SARS-CoV-2 Omicron variant (B.1.1.529) infection of white-tailed deer. bioRxiv [Preprint].2022 Feb 7:2022.02.04.479189. doi: 10.1101/2022.02.04.479189. Update in: ProcNatl Acad Sci U S A. 2022 Feb 8;119(6): PMID: 35169802; PMCID: PMC8845426.
[6]https://www.nature.com/articles/d41586-022-00215-2#ref-CR8
[7]Wei C, Shan KJ, Wang W, et al. Evidence for a mouse origin of the SARS-CoV-2 Omicron variant. J Genet Genomics. 2021 Dec;48(12):1111-1121. doi:10.1016/j.jgg.2021.12.003. Epub 2021 Dec 24. PMID: 34954396; PMCID: PMC8702434.
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