중대한 질병이 발생할 때마다 과학자와 대중이 가장 먼저 묻는 질문 중 하나는 "이것이 어디에서 왔습니까?"입니다.

COVID-19와 같은 미래의 전염병을 예측하고 예방하기 위해 연구자들은이를 유발하는 바이러스의 기원을 찾아야합니다. 이것은 사소한 작업이 아닙니다. 그만큼 HIV의 기원 전 세계에 퍼진 지 20 년이 되어서야 명확하지 않았습니다. 과학자들은 에볼라의 기원을 알지 못합니다. 1970 년대 이후주기적인 전염병을 일으켰습니다..

로 바이러스 생태학 전문가, 나는 과학자들이 바이러스의 기원을 어떻게 추적하는지 자주 묻는다. 내 작업에서 야생 식물을 감염시키는 많은 새로운 바이러스와 잘 알려진 병원체를 발견했습니다. 질병을 일으키지 않고. 식물, 동물 또는 인간의 방법은 거의 동일합니다. 바이러스의 기원을 추적하려면 광범위한 현장 작업, 철저한 실험실 테스트 및 상당한 행운이 필요합니다.

바이러스는 야생 동물 숙주에서 인간으로 이동합니다.

사람을 감염시키는 많은 바이러스 및 기타 질병 인자는 동물에서 비롯됩니다. 이 질병은 동물성, 즉, 동물 바이러스가 사람에게 튀어 나와 인류 전체에 퍼지도록 적응 한 동물 바이러스에 의해 발생합니다.

처음으로 알려진 인간 감염 부위에서 아픈 동물을 테스트하여 바이러스 기원 검색을 시작하고 싶을 수 있지만 야생 숙주는 종종 증상을 보이지 않습니다. 바이러스와 그 숙주는 시간이 지남에 따라 서로 적응하기 때문에 바이러스는 종종 분명한 질병 증상을 일으키지 않습니다. 새로운 숙주 종으로 점프. 연구원들은 병든 동물을 찾을 수 없습니다.

또 다른 문제는 사람과 식용 동물이 움직이지 않는다는 것입니다. 연구자들이 처음 감염된 사람을 발견 한 곳이 반드시 바이러스가 처음 출현 한 곳과 가까운 것은 아닙니다. 바이러스 기원 추적의 문제는 수집 및 테스트가 필요한 광범위한 인간 및 동물 샘플입니다. 게티 이미지를 통한 LLuis Alvarez / DigitalVision

COVID-19의 경우 박쥐가 가장 먼저 눈에 띄는 곳이었습니다. 그들은 많은 코로나 바이러스의 숙주로 알려져 있으며 SARS 및 MERS.

COVID-2를 유발하는 바이러스 인 SARS-CoV-19의 경우, 지금까지 가장 가까운 친척 과학자들은 BatCoV RaTG13. 이 바이러스는 Wuhan Virology Institute의 바이러스 학자가 2011 년과 2012 년에 발견 한 박쥐 코로나 바이러스 모음의 일부입니다. 바이러스 학자들은 박쥐에서 사스 관련 코로나 바이러스를 찾고있었습니다. 1 년 SARS-CoV-2003 대유행. 그들은 우한에있는 연구소의 실험실에서 약 932 마일 (1,500km) 떨어진 운남성의 한 현장에서 박쥐에서 배설물 샘플과 인후 면봉을 수집하여 추가 연구를 위해 샘플을 다시 가져 왔습니다.

박쥐 코로나 바이러스가 사람에게 퍼질 수 있는지 테스트하기 위해 연구원들은 원숭이 신장 세포를 감염시키고 인간 종양 유래 세포 윈난 샘플과 함께. 그들은이 컬렉션의 여러 바이러스가 인간 세포에서 복제즉, 중간 숙주없이 박쥐에서 인간에게 직접 전염 될 수 있습니다. 그러나 박쥐와 사람은 직접 접촉하는 경우가 많지 않으므로 중간 숙주가 될 가능성이 높습니다.

가장 가까운 친척 찾기

다음 단계는 의심되는 야생 동물 바이러스가 인간을 감염시키는 바이러스와 얼마나 밀접하게 관련되어 있는지 확인하는 것입니다. 과학자들은 기본 구성 요소의 순서를 결정하는 바이러스의 유전 적 서열을 파악하여이를 수행합니다. 뉴클레오티드, 그것이 게놈을 구성합니다. 두 유전자 서열이 공유하는 뉴클레오타이드가 많을수록 더 밀접하게 관련됩니다.

박쥐 코로나 바이러스 RaTG13의 유전 적 시퀀싱이 끝났음을 보여주었습니다 96 % 동일 SARS-CoV-2에. 이 수준의 유사성은 RaTG13이 SARS-CoV-2와 매우 유사하다는 것을 의미하며, 이는 SARS-CoV-2가 아마도 박쥐에서 유래했을 가능성이 있지만 여전히 직접적인 조상이 되기에는 너무 멀다는 것을 확인시켜줍니다. 박쥐에서 바이러스를 잡아 인간에게 전염시킨 또 다른 숙주가있을 가능성이 높습니다. 박쥐와 인간 사이의 중간 숙주를 찾기 위해 연구자들은 큰 그물을 던지고 다양한 동물을 샘플링해야합니다. AP 사진 / Silvia Izquierdo

COVID-19의 초기 사례 중 일부는 우한의 야생 동물 시장과 관련된 사람들에게서 발견 되었기 때문에이 시장에서 나온 야생 동물이 박쥐와 인간 사이의 중간 숙주라는 추측이있었습니다. 그러나 연구원 코로나 바이러스를 찾지 못했습니다 시장에서 동물들.

마찬가지로 관련 코로나 바이러스가 천산갑 중국 남부의 밀수 방지 작전에서 압수 된 많은 사람들은 SARS-CoV-2가 박쥐에서 천산갑, 인간으로 뛰어 들었다는 결론에 도약했습니다. 그만큼 천산갑 바이러스 그러나 SARS-CoV-91와 2 % 만 동일한 것으로 밝혀 졌기 때문에 인간 바이러스의 직접적인 조상은 아닐 것입니다.

SARS-CoV-2의 기원을 정확히 파악하려면 더 많은 야생 샘플을 수집해야합니다. 이것은 어려운 작업입니다. 박쥐 샘플링은 시간이 많이 걸리고 우발적 인 감염에 대한 엄격한 예방 조치가 필요합니다. 사스 관련 코로나 바이러스는 아시아 전역의 박쥐태국과 일본을 포함하여 아주 작은 바늘을 찾는 것은 매우 큰 건초 더미입니다.

SARS-CoV-2에 대한 가계도 만들기

바이러스의 기원과 움직임에 대한 수수께끼를 해결하기 위해 과학자들은 빠진 조각을 찾아야 할뿐만 아니라 그것들이 모두 어떻게 조화를 이루는 지 알아 내야합니다. 이를 위해서는 인간 감염에서 바이러스 샘플을 수집하고 이러한 유전자 서열을 서로 및 다른 동물 유래 바이러스와 비교해야합니다.

이러한 바이러스 샘플이 서로 어떻게 관련되어 있는지 확인하기 위해 연구원은 컴퓨터 도구를 사용하여 바이러스의 가계도를 구성합니다. 계통 발생. 연구자들은 각 바이러스 샘플의 유전 적 서열을 비교하고 유전 적 유사성과 차이점을 정렬하고 순위를 매김으로써 관계를 구성합니다.

가장 큰 유전 적 유사성을 공유하는 바이러스의 직접적인 조상은 부모로 생각할 수 있습니다. 동일한 상위 시퀀스를 공유하지만 서로 구별되도록 충분히 변경된 변형은 형제와 같습니다. SARS-CoV-2의 경우 남아프리카 버전 B.1.351 및 영국 버전 B.1.1.7, 형제 자매입니다.

가계도를 구축하는 것은 다른 분석 매개 변수가 다른 결과를 제공 할 수 있다는 사실로 인해 복잡합니다. 동일한 유전자 서열 세트는 두 개의 매우 다른 가계도를 생성 할 수 있습니다. XNUMX 개의 가상 바이러스의 뉴클레오티드 서열이 상단에 표시됩니다. 다음은 두 가지 다른 프로그램을 사용하여 만든 이러한 바이러스의 두 가지 패밀리 트리입니다. 왼쪽 트리는 퍼센트 동일성 만 사용하는 반면 오른쪽 트리는 두 시퀀스가 ​​유사한 문자를 공유하는지 여부도 고려합니다. 마릴린 루신 크, CC의 BY-ND

SARS-CoV-2의 경우 계통 발생 분석이 특히 어렵습니다. 그러나 수만 개의 SARS-CoV-2 시퀀스 이제 사용할 수 있습니다. 서로 다르지 않습니다. 명확한 그림을 그리다 그들이 서로 어떻게 관련되어 있는지.

현재 토론 : 야생 호스트 또는 실험실 유출?

연구실에서 SARS-CoV-2가 방출 될 수 있습니까? 이기는 하지만 현재의 증거 이는 사실이 아님을 시사합니다. 18 명의 저명한 바이러스 학자들은 최근이 질문이 추가 조사.

SARS-CoV-2가 실험실에서 설계된다는 추측이 있었지만,이 가능성은 거의 없을 것 같습니다. 야생 RaTG13의 유전 서열을 SARS-CoV-2와 비교할 때 차이가 게놈 전체에 무작위로 퍼집니다. 조작 된 바이러스에는 다음을 나타내는 명확한 변경 블록이 있습니다. 도입 된 시퀀스 다른 바이러스 소스에서.

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SARS-CoV-2 게놈에는 사람을 감염시키는 데 중요한 역할을하는 것으로 보이는 스파이크 단백질의 일부를 코딩하는 고유 한 서열이 있습니다. 흥미롭게도 메르 스 코로나 바이러스에서 유사한 서열이 발견되었습니다. COVID-19와 유사한 질병을 일으킴.

SARS-CoV-2가 어떻게 이러한 서열을 획득했는지는 명확하지 않지만 바이러스 진화는 이들이 자연 과정에서 발생했음을 시사합니다. 바이러스 변화를 축적하다 다른 바이러스 및 숙주와의 유전자 교환 또는 복제 중 임의의 실수에 의해. 유전 적 변화를 가져 오는 바이러스는 생식의 우위 일반적으로 복제를 통해 계속 전달합니다. 메르 스와 SARS-CoV-2는 게놈의이 부분에서 유사한 서열을 공유한다는 것은 그것이 인간 세포를 감염시키는 데 도움이되기 때문에 두 가지 모두에서 자연적으로 진화하고 퍼짐을 시사합니다.

여기에서 어디로 가야합니까?

SARS-CoV-2의 기원을 알아내는 것은 미래의 전염병을 이해하고 예측할 수있는 단서를 제공 할 수 있지만 그것이 어디에서 왔는지 정확히 알 수는 없습니다. SARS-CoV-2가 인간에게 어떻게 뛰어든지에 관계없이 지금 여기에 있으며 아마도 여기에 머물러있을 것입니다. 앞으로 연구자들은 확산을 계속 모니터링하고 가능한 많은 사람들에게 예방 접종을 맞아야합니다.

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