Koronawirus SARS-CoV-2 pojawił się w zeszłym roku w mieście Wuhan w Chinach i od tego czasu spowodował epidemię COVID-19 na dużą skalę i rozprzestrzenił się w wielu krajach. Niedawno przeprowadzona analiza danych nie wykazała, by wirus został wytworzony w laboratorium lub opracowany w inny sposób.
Czytaj też:
WHO: Potrzeba więcej testów na koronawirusa
Dane nie wskazują na pochodzenie inne niż naturalne
– Porównując dostępne dane dotyczące sekwencji genomu znanych szczepów koronawirusa, możemy zdecydowanie ustalić, że SARS-CoV-2 powstał w wyniku naturalnych procesów – powiedział dr Kristian Andersen, profesor immunologii i mikrobiologii w Scripps Research i autor artykułu naukowego.
Oprócz Andersena autorami artykułu są m.in. Robert F. Garry z Uniwersytetu Tulane, Edward Holmes z University of Sydney, Andrew Rambaut z University of Edinburgh i W. Ian Lipkin z Columbia University.
Koronawirusy to duża rodzina wirusów, które mogą powodować choroby o różnym nasileniu. Pierwsza znana ciężka choroba wywołana przez koronawirusa pojawiła się w 2003 r. w Chinach z powodu epidemii zespołu ciężkiej ostrej niewydolności oddechowej (SARS). Start drugiej nastąpił w 2012 r. w Arabii Saudyjskiej i był to MERS. 31 grudnia ubiegłego roku chińskie władze powiadomiły Światową Organizację Zdrowia o wybuchu epidemii nowego szczepu koronawirusa powodującego ciężką chorobę, który później został nazwany SARS-CoV-2.
Jedno zakażenie, lawina problemów
Krótko po wybuchu epidemii chińscy naukowcy zsekwencjonowali genom SARS-CoV-2 i udostępnili dane naukowcom z całego świata. Uzyskane dane dotyczące sekwencji genomowej pokazały, że chińskie władze szybko wykryły epidemię i że liczba przypadków COVID-19 wśród ludzi zaczęła wzrastać z powodu pojedynczego wprowadzenia do populacji ludzkiej. Andersen i współpracownicy z kilku innych instytucji badawczych wykorzystali te dane do zbadania pochodzenia i ewolucji SARS-CoV-2, skupiając się na kilku charakterystycznych cechach wirusa.
Naukowcy przeanalizowali szablon genetyczny białek kolczastych, szkieletów na zewnątrz wirusa, których wirus używa do chwytania się i penetrowania zewnętrznych ścian komórek ludzkich i zwierzęcych. Dokładniej: skupili się na dwóch ważnych cechach białka szczytowego: domenie wiążącej receptor (RBD), swoistym haku do chwytania, który chwyta komórki gospodarza, i miejscu rozszczepienia, molekularnym otwieraczu do puszek, który pozwala wirusowi się otworzyć i przeniknąć do komórek gospodarza.
Dowody na naturalną ewolucję
Naukowcy odkryli, że część RBD, białek szczytowych SARS-CoV-2 ewoluowała, aby skutecznie celować w molekularną strukturę na zewnątrz ludzkich komórek zwaną ACE2, receptor zaangażowany w regulację ciśnienia krwi. Białko szczytowe SARS-CoV-2 było tak skuteczne w wiązaniu ludzkich komórek, że naukowcy doszli do wniosku, że było to wynikiem naturalnej selekcji, a nie produktem inżynierii genetycznej.
Ten dowód na naturalną ewolucję został poparty danymi na temat szkieletu SARS-CoV-2 – jego ogólnej struktury molekularnej. Gdyby ktoś chciał zaprojektować nowego koronawirusa jako patogen, zbudowałby go ze szkieletu wirusa, który powoduje choroby. Ale naukowcy odkryli, że szkielet SARS-CoV-2 różni się zasadniczo od tych znanych już koronawirusów i w większości przypomina pokrewne wirusy występujące u nietoperzy i pangolin.
– Te dwie cechy wirusa, mutacje w części RBD białka kolczastego i jego wyraźny szkielet, wykluczają manipulacje laboratoryjne jako potencjalne źródło SARS-CoV-2 – powiedział Andersen.
Dr Josie Golding powiedziała, że odkrycia Andersena i jego współpracowników są „niezwykle ważne, gdyż przedstawiają oparte na dowodach poglądy na temat plotek krążących o pochodzeniu wirusa (SARS-CoV-2) powodującego COVID-19. – Wnioskują, że wirus jest produktem naturalnej ewolucji, czym kończą wszelkie spekulacje na temat celowego stosowania inżynierii genetycznej – dodaje.
Czytaj też:
COVID-19 nie przenosi się z ciężarnych matek na noworodki. Przełomowe studium przypadku z Chin
Możliwe pochodzenie wirusa
Na podstawie analizy sekwencjonowania genomowego Andersen i jego współpracownicy doszli do wniosku, że najbardziej prawdopodobne pochodzenie SARS-CoV-2 wynika z jednego z dwóch możliwych scenariuszy.
W jednym scenariuszu wirus ewoluował do obecnego stanu patogenicznego poprzez naturalną selekcję u gospodarza innego niż człowiek, a następnie skoczył na ludzi. Tak powstały poprzednie epidemie koronawirusa, w których ludzie zarazili się wirusem po bezpośredniej ekspozycji na cywety, gatunek kotów (SARS) i wielbłądy (MERS). Naukowcy uznali nietoperze za najbardziej prawdopodobny rezerwuar SARS-CoV-2, ponieważ jest on bardzo podobny do koronawirusa nietoperzy. Nie ma jednak udokumentowanych przypadków bezpośredniego przeniesienia nietoperza na człowieka, co sugeruje, że pośredni gospodarz prawdopodobnie był gdzieś między nietoperzami a ludźmi.
W tym scenariuszu obie charakterystyczne cechy białka szczytowego SARS-CoV-2 – część RBD, która wiąże się z komórkami i miejsce cięcia otwierające wirusa – ewoluowały do obecnego stanu przed przeniknięciem do organizmu ludzkiego. W tym przypadku obecna epidemia prawdopodobnie rozwinęłaby się szybko, gdy tylko ludzie zostali zarażeni, ponieważ wirus już rozwinął cechy, które czynią go patogennym i zdolnym do rozprzestrzeniania się między ludźmi.
W innym proponowanym scenariuszu niepatogenna wersja wirusa wyszła z gospodarza zwierzęcego do człowieka, a następnie ewoluowała do obecnego stanu patogennego w populacji ludzkiej. Na przykład niektóre koronawirusy z pangolin, ssaków podobnych do pancerników występujących w Azji i Afryce, mają strukturę RBD bardzo podobną do struktury SARS-CoV-2. Koronawirus z łuskowców mógł zostać przeniesiony na człowieka, bezpośrednio lub za pośrednictwem gospodarza pośredniego, takiego jak cywety lub fretki.
Następnie inne białko szczytowe charakterystyczne dla SARS-CoV-2, miejsca rozszczepienia, mogło ewoluować w ludzkim gospodarzu, prawdopodobnie poprzez ograniczoną, niewykrywalną obecność w populacji ludzkiej przed rozpoczęciem epidemii. Naukowcy odkryli, że miejsce rozszczepienia SARS-CoV-2 wydaje się podobne do miejsca rozszczepienia szczepów ptasiej grypy, które, jak wykazano, łatwo przenoszą się między ludźmi. SARS-CoV-2 mógł rozwinąć tak zjadliwe miejsce rozszczepienia w ludzkich komórkach i wkrótce zainicjować obecną epidemię, ponieważ koronawirus prawdopodobnie stałby się znacznie bardziej zdolny do rozprzestrzeniania się między ludźmi.
Współautor badania, Andrew Rambaut, ostrzegł, że w tym momencie trudno ocenić, który ze scenariuszy jest najbardziej prawdopodobny. Jeśli SARS-CoV-2 dostał się do człowieka w obecnej patogennej formie ze źródła zwierzęcego, to zwiększa prawdopodobieństwo przyszłych wybuchów epidemii, ponieważ wywołujący choroby szczep wirusa może nadal krążyć w populacji zwierząt i może ponownie przenieść się na ludzi. Ryzyko jest mniejsze niż w przypadku niepatogennego koronawirusa dostającego się do populacji ludzkiej, a następnie rozwijającego właściwości podobne do SARS-CoV-2.
Czytaj też:
Koronawirus: Czy korzystanie z basenów jest bezpieczne?