研究:冠状病毒疫情早在21000年前爆发,人类祖先如何熬过?

目前,新冠病毒(SARS-CoV-2)还在世界多国蔓延,全球每日新增多达数十万例,累计已超2.2亿。新冠病毒是一种冠状病毒,科学家还在不断分析这种病毒的基因,希望能够找到它们的起源。牛津大学的一项新研究表明,冠状病毒疫情早在21000年前就已经出现。

上个世纪20年代,科学家首次发现了能够感染鸡的冠状病毒。到了60年代,科学家又首次发现了能够感染人类的冠状病毒。目前已知的冠状病毒有45种,可以感染人类的有7种,其中有3种是进入21世纪后发现的,并且都出现了大流行。

长久以来,病毒给人类带来了不少的疾病和瘟疫,但人类对于病毒的了解时间并不长,直到19世纪末才真正认识到了它们的存在。事实上,病毒已经在地球上存在了极为漫长的时间,它们可能早在38亿年前生命刚刚起源时就出现了,冠状病毒的起源时间也是非常早。

冠状病毒出现在多种蝙蝠和鸟类的身上,它们被认为是这类病毒的自然宿主。先前的研究表明,冠状病毒最早出现于大约2.9亿年前,后来分化为甲、乙、丙、丁四个属。到了大约3000万年前,它们感染了蝙蝠和鸟类,并且随着这些会飞的动物扩散到全世界。

甲型和乙型冠状病毒与蝙蝠共同进化了很长时间之后,一些变异种类变得能够感染其他哺乳动物,然后在中间宿主身上的进一步变异,其中有的种类就会感染人类,例如,中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)被认为起源于蝙蝠,然后至少在30年前,它们感染了骆驼,后来又发生基因突变,进而传播给人类。

人类最早的祖先起源于230万年前的能人,现代人类的共同祖先起源于30万年前的智人。也就是说,冠状病毒比人类存在了久得多的时间,它们早就有机会接触到人类。

根据《当代生物学》(Current Biology)杂志刊载的一项新研究[1],英国牛津大学的生物学家发现,包括新冠病毒在内的沙贝病毒亚属病毒的最近共同祖先可以追溯到2.1万年前,这比此前估计的时间要更古老30倍。

作为RNA病毒,由于RNA本身的不稳定性,导致了冠状病毒的突变率高于一般的DNA病毒。然而,病毒为了能够在宿主身上生存下去,它们的突变积累数量被严重限制,从而更好地适应宿主,这会导致病毒的进化表观速度随着时间的推移而变慢。

研究人员提出了一种预测机制模型,由此可以在更大时间尺度上回溯病毒的起源。此前,分子钟被广泛用于研究病毒的近期进化历史,但这严重低估了病毒的长期时间起源。

据此可以分析出,新冠病毒及其同类的最近共同祖先出现在2.1万年前。科学家基于病毒序列数据的估计,与最近对人类基因组数据的分析具有高度一致性,这表明人类祖先在大约同一时间感染了一种古老的冠状病毒。

当时感染古老冠状病毒的人类可能主要生活在东亚,那些幸存下来的感染者把这种基因印记遗传给后代,所以科学家可以检测出来。不过,目前科学家并不清楚当时到底有多少人感染,也不清楚两万多年前的那场古老冠状病毒疫情又是怎么结束的。

参考文献

[1] Mahan Ghafari, Peter Simmonds, Oliver G. Pybus, et al. A mechanistic evolutionary model explains the time-dependent pattern of substitution rates in viruses, Current Biology, 2021, DOI: 10.1016/j.cub.2021.08.020.