A jövőbeni járványok megelőzéséhez meg kell vizsgálni a vírusos családfákat. Stockcrafter / iStock a Getty Images Plus-on keresztülValahányszor súlyos betegségkitörés van, a tudósok és a közvélemény egyik első kérdése a következő: „Honnan jött ez?”
A jövőbeni járványok, például a COVID-19 előrejelzéséhez és megelőzéséhez a kutatóknak meg kell találniuk az őket okozó vírusok eredetét. Ez nem triviális feladat. A a HIV eredete csak 20 évvel azután volt világos, hogy világszerte elterjedt. A tudósok még mindig nem tudják az Ebola eredetét, annak ellenére, hogy az is volt időszakos járványokat okozott az 1970-es évek óta.
Mint a vírusökológia szakértője, Gyakran kérdezik tőlem, hogy a tudósok hogyan követik nyomon a vírus eredetét. Munkám során számos új vírust és néhány jól ismert kórokozót találtam, amelyek megfertőzik a vadon élő növényeket anélkül, hogy bármilyen betegséget okozna. Növényi, állati vagy emberi módszerek nagyrészt megegyeznek. A vírus eredetének felkutatása kiterjedt terepmunka, alapos laboratóriumi vizsgálatok és elég sok szerencse kombinációjával jár.
A vírusok vadon élő állatok gazdaszervezeteiről emberekre ugranak
Sok embert megfertőző vírus és egyéb kórokozó állatokból származik. Ezek a betegségek zoonózisos, vagyis az emberekhez ugró és az emberi populációban való elterjedéshez alkalmazkodó állati vírusok okozzák.
Csábító lehet a víruseredet-keresés megkezdése a beteg állatok tesztelésével az első ismert emberi fertőzés helyén, de a vadon élő gazdanövények gyakran nem mutatnak tüneteket. A vírusok és gazdáik idővel alkalmazkodnak egymáshoz, ezért a vírusok gyakran csak addig okoznak nyilvánvaló betegségtüneteket, amíg meg nem történt új gazdafajhoz ugrott. A kutatók nem csak beteg állatokat kereshetnek.
Szerezd meg a legújabb e-mailben
A másik probléma az, hogy az emberek és ételeik nem mozdulnak el. Az a hely, ahol a kutatók megtalálják az első fertőzöttet, nem feltétlenül közel áll ahhoz a helyhez, ahol a vírus először megjelent. 
A vírus eredetének nyomon követése kihívást jelent az emberi és állati minták széles körében, amelyeket össze kell gyűjteni és tesztelni kell. LLuis Alvarez / DigitalVision a Getty Images segítségével
A COVID-19 esetében a denevérek voltak nyilvánvaló első helyek. Számos koronavírus ismert gazdája, és más zoonózisos megbetegedések valószínű forrása, mint például a SARS és MERS.
A SARS-CoV-2, a COVID-19-et okozó vírus esetében a legközelebbi rokonok eddig azt találták BatCoV RaTG13. Ez a vírus a wuhani virológiai intézet virológusainak 2011-ben és 2012-ben felfedezett denevérkoronavírus-gyűjteményének része. A virológusok a SARS - sel kapcsolatos koronavírusokat keresték denevérekben a SARS-CoV-1 járvány 2003-ban. Székletmintákat és torkoltamponokat gyűjtöttek denevérektől Yunnan tartomány egyik helyén, mintegy 932 mérföldre (1,500 kilométerre) az intézet wuhani laboratóriumától, ahonnan mintákat vittek vissza további vizsgálatok céljából.
Annak tesztelésére, hogy a denevér koronavírusai átterjedhetnek-e emberekre, kutatók megfertőzték a majom vesesejtjeit és humán tumor eredetű sejtek a Yunnan mintákkal. Megállapították, hogy a gyűjtemény számos vírusa képes replikálódnak az emberi sejtekben, ami azt jelenti, hogy potenciálisan közvetlenül a denevérektől emberre is átterjedhetnek köztes gazdaszervezet nélkül. A denevérek és az emberek nem túl gyakran kerülnek közvetlen kapcsolatba, így a köztes gazdaszervezet továbbra is meglehetősen valószínű.
A legközelebbi rokonok megtalálása
A következő lépés annak meghatározása, hogy a gyanús vadon élő vírus milyen szoros kapcsolatban áll az embert megfertőző vírussal. A tudósok ezt úgy teszik meg, hogy kitalálják a vírus genetikai szekvenciáját, amely magában foglalja az alapvető építőelemek sorrendjének meghatározását, ill nukleotidok, amelyek alkotják a genomot. Minél több nukleotid van két genetikai szekvencián, annál szorosabban kapcsolódnak egymáshoz.
Az ütő koronavírus RaTG13 genetikai szekvenálása megmutatta, hogy vége 96% -ban azonos a SARS-CoV-2-re. Ez a hasonlósági szint azt jelenti, hogy az RaTG13 meglehetősen szoros a SARS-CoV-2-hez képest, ami megerősíti, hogy a SARS-CoV-2 valószínűleg denevérekből származik, de még mindig túl távoli ahhoz, hogy közvetlen őse lehessen. Valószínűleg volt egy másik gazda, amely denevérekből fogta el a vírust, és továbbadta az embereknek. 
A denevérek és az emberek közötti köztes gazdaszervezet megtalálásához a kutatóknak nagy hálót kell önteniük, és sok különböző állatból kell mintát venniük. AP fotó / Silvia Izquierdo
Mivel a COVID-19 legkorábbi eseteit a wuhani vadon élő állatok piacával kapcsolatban álló embereknél találták, feltételezések szerint az ezen a piacon lévő vadállatok voltak a denevérek és az emberek közti gazdaszervezetek. A kutatók azonban soha nem találta meg a koronavírust állatokban a piacról.
Hasonlóképpen, amikor rokon koronavírust azonosítottak Tobzoskafélék csempészetellenes akció során lefoglalták Dél-Kínában, sokan arra a következtetésre jutottak, hogy a SARS-CoV-2 denevérekről pangolinokra ugrott az emberekre. A pangolin vírus kiderült, hogy csak 91% -ban azonos a SARS-CoV-2-vel, bár valószínűtlen, hogy az emberi vírus közvetlen őse lenne.
A SARS-CoV-2 eredetének pontos meghatározásához sokkal több vadmintát kell gyűjteni. Ez nehéz feladat - a denevérek mintavétele időigényes, és szigorú óvintézkedéseket igényel a véletlen fertőzés ellen. Mivel a SARS-val kapcsolatos koronavírusok megtalálhatók a denevérek Ázsia-szerte, beleértve Thaiföldet és Japánt is, nagyon nagy szénakazal nagyon kis tű keresésére.
Családfa létrehozása a SARS-CoV-2 számára
A vírusos eredet és mozgás rejtvényének rendezése érdekében a tudósoknak nemcsak meg kell találniuk a hiányzó darabokat, hanem meg kell találniuk, hogyan illeszkednek egymáshoz. Ehhez meg kell gyűjteni az emberi fertőzésekből származó vírusmintákat, és ezeket a genetikai szekvenciákat össze kell hasonlítani egymással és más állati eredetű vírusokkal.
Annak megállapítására, hogy ezek a vírusminták hogyan kapcsolódnak egymáshoz, a kutatók számítógépes eszközökkel konstruálják a vírus családfáját, ill törzsfejlődés. A kutatók összehasonlítják az egyes vírusminták genetikai szekvenciáit, és kapcsolatokat állítanak össze a genetikai hasonlóságok és különbségek összehangolásával és rangsorolásával.
A vírus közvetlen ősét, amely a legnagyobb genetikai hasonlósággal rendelkezik, fel lehetne tekinteni annak szülőjének. Azok a változatok, amelyek ugyanazt a szülő sorrendet osztják meg, de annyi változtatással, hogy egymástól megkülönböztessék őket, olyanok, mint a testvérek. A SARS-CoV-2 esetében a Dél-afrikai változat, B.1.351, és az Egyesült Királyság változata, B.1.1.7, testvérek.
A családfa építését bonyolítja az a tény, hogy a különböző elemzési paraméterek különböző eredményeket adhatnak: Ugyanaz a genetikai szekvenciakészlet két nagyon különböző családfát hozhat létre. 
A tetején hat kitalált vírus nukleotidszekvenciája látható. Az alábbiakban e vírusok két családfája látható, amelyeket két különböző program segítségével hoztak létre. A bal oldali fa csak százalékos azonosságot használ, míg a jobb oldali fa azt is megvizsgálja, hogy a két szekvencia hasonló karakterekkel rendelkezik-e. Marilyn Roossinck, CC BY-ND
A SARS-CoV-2 esetében a filogenetikai elemzés különösen nehéznek bizonyul. Bár több tízezer SARS-CoV-2 szekvencia már elérhetők, nem különböznek egymástól eléggé tiszta képet alkotnak hogyan viszonyulnak egymáshoz.
A jelenlegi vita: Vadon élő gazda vagy laboratórium átterjedése?
Kiadhatta-e a SARS-CoV-2-t egy kutatólaboratóriumból? Habár jelenlegi bizonyíték arra utal, hogy ez nem így van, a közelmúltban 18 neves virológus javasolta, hogy ennek a kérdésnek legyen tovább vizsgálta.
Bár spekulálnak a SARS-CoV-2 laboratóriumi tervezésére, ez a lehetőség nagyon valószínűtlennek tűnik. A vad RaTG13 és a SARS-CoV-2 genetikai szekvenciájának összehasonlításakor a különbségek véletlenszerűen eloszlanak a genomban. Egy módosított vírus esetén a változások egyértelmű blokkjai lennének bevezetett szekvenciákat más vírusforrásból.
[Szerezd meg a legjobb tudományos, egészségügyi és technológiai történeteinket. Iratkozzon fel a The Conversation tudományos hírlevelére.]
Van egy egyedülálló szekvencia a SARS-CoV-2 genomban, amely a tüskefehérje egy részét kódolja, amely fontos szerepet játszik az emberek megfertőzésében. Érdekes, hogy a MERS koronavírusban hasonló szekvencia található a COVID-19-hez hasonló betegséget okoz.
Bár nem világos, hogy a SARS-CoV-2 hogyan szerezte meg ezeket a szekvenciákat, a vírus evolúciója azt sugallja, hogy természetes folyamatokból származnak. Vírusok felhalmozódnak a változások vagy genetikai cserével más vírusokkal és gazdáikkal, vagy véletlenszerű hibákkal a replikáció során. Vírusok, amelyek genetikai változást nyernek, amely a reprodukciós előny általában replikációval továbbadná. Az, hogy a MERS és a SARS-CoV-2 hasonló szekvenciával rendelkezik a genom ezen részében, azt sugallja, hogy természetes módon fejlődött mindkettőben, és elterjedt, mert segít megfertőzni az emberi sejteket.
Hová menjünk innen?
A SARS-CoV-2 eredetének kitalálása segíthet a jövőbeni járványok megértésében és előrejelzésében, de soha nem tudjuk pontosan, honnan származik. Függetlenül attól, hogy a SARS-CoV-2 hogyan ugrott be az emberekbe, most itt van, és valószínűleg itt marad. A továbbiakban a kutatóknak továbbra is figyelemmel kell kísérniük terjedését, és minél több embert be kell oltaniuk.
A szerzőről
Ez a cikk eredetileg megjelent A beszélgetés
