هر بار که شیوع بیماری بزرگی رخ می دهد ، یکی از اولین س questionsالاتی که دانشمندان و مردم می پرسند این است: "این از کجا آمده است؟"

به منظور پیش بینی و پیشگیری از بیماری های همه گیر آینده مانند COVID-19 ، محققان باید منشا ویروس های ایجاد کننده آنها را پیدا کنند. این یک کار پیش پا افتاده نیست. منشا HIV پس از 20 سال از انتشار آن در سراسر جهان مشخص نبود. دانشمندان هنوز منشا origin ابولا را نمی دانند ، حتی اگر این بیماری وجود داشته باشد از دهه 1970 باعث همه گیری های دوره ای شد.

به عنوان یک متخصص بوم شناسی ویروسی، اغلب از من سال می شود که دانشمندان چگونه ریشه ویروس را ردیابی می کنند. در کار خود ، ویروس های جدید و برخی از عوامل بیماری زای شناخته شده را پیدا کرده ام که گیاهان وحشی را آلوده می کنند بدون ایجاد هیچ بیماری. گیاهی ، حیوانی یا انسانی ، روش ها تا حد زیادی یکسان است. ردیابی منشأ ویروس شامل ترکیبی از کارهای میدانی گسترده ، آزمایش دقیق آزمایشگاهی و کاملاً شانس است.

ویروس ها از میزبان حیوانات وحشی به سمت انسان می پرند

بسیاری از ویروس ها و سایر عوامل بیماری زا از طریق حیوانات به افراد آلوده می شوند. این بیماری ها هستند انسان و دام، به این معنی است که آنها توسط ویروس های حیوانی ایجاد می شوند که به انسان می پرند و سازگار می شوند تا در جمعیت انسانی گسترش یابد.

شاید جستجوی منشا ویروسی با آزمایش حیوانات بیمار در محل اولین عفونت شناخته شده انسانی وسوسه انگیز باشد ، اما میزبان های وحشی اغلب هیچ علائمی نشان نمی دهند. ویروس ها و میزبان آنها با گذشت زمان با یکدیگر سازگار می شوند ، بنابراین ویروس ها اغلب تا زمان بروز علائم بیماری را بروز نمی دهند به یک گونه میزبان جدید پرید. محققان نمی توانند فقط بدنبال حیوانات بیمار باشند.

مشکل دیگر این است که مردم و حیوانات غذایی آنها ثابت نیستند. مکانی که محققان اولین فرد آلوده را پیدا می کنند لزوماً نزدیک به محل ظهور ویروس نیست. چالشی در ردیابی منشا ویروسی طیف گسترده ای از نمونه های انسانی و حیوانی است که باید جمع آوری و آزمایش شوند. LLuis Alvarez / DigitalVision از طریق گتی ایماژ

در مورد COVID-19 ، خفاش ها اولین مکان آشکار برای جستجو بودند. آنها میزبان بسیاری از ویروس های کرونا هستند و منبع احتمالی سایر بیماری های مشترک انسان و دام مانند SARS و MERS.

از نظر دانشمندان SARS-CoV-2 ، ویروسی که باعث ایجاد COVID-19 می شود ، BatCoV RaTG13. این ویروس بخشی از مجموعه ویروس های خفاش خفاش است که در سال 2011 و 2012 توسط ویروس شناسان از موسسه ویروس شناسی ووهان کشف شد. ویروس شناسان بدنبال ویروس های کرونا ویروس مربوط به SARS در خفاش ها بودند همه گیری SARS-CoV-1 در سال 2003. آنها نمونه های مدفوع و سواب حلق را از خفاش ها در محلی در استان یوننان در حدود 932 مایلی (1,500 کیلومتری) آزمایشگاه این موسسه در ووهان جمع آوری کردند و در آنجا نمونه ها را برای مطالعه بیشتر آوردند.

محققان برای آزمایش اینکه آیا ویروس های کرونا ویروس خفاش به افراد گسترش می یابد ، سلول های کلیه میمون را آلوده و سلولهای مشتق شده از تومور انسان با نمونه های یوننان. آنها دریافتند که تعدادی از ویروسهای این مجموعه می توانند در سلولهای انسانی تکثیر می شود، به این معنی که آنها می توانند بدون میزبان واسطه مستقیماً از خفاش ها به انسان منتقل شوند. با این حال خفاش ها و مردم خیلی وقت ها با هم تماس مستقیم ندارند ، بنابراین یک میزبان متوسط ​​هنوز کاملاً محتمل است.

یافتن نزدیکترین خویشاوندان

گام بعدی تعیین میزان ارتباط نزدیک ویروس مشکوک به حیات وحش با ویروس آلوده به انسان است. دانشمندان این کار را با کشف توالی ژنتیکی ویروس ، که شامل تعیین ترتیب عناصر اصلی سازنده است ، یا نوکلئوتیدها، که ژنوم را تشکیل می دهند. هر دو توالی ژنتیکی نوکلئوتید بیشتری به اشتراک بگذارند ، ارتباط نزدیکتری نیز با هم دارند.

تعیین توالی ژنتیکی ویروس کرونا ویروس RaTG13 به پایان رسید 96٪ یکسان است به SARS-CoV-2. این سطح از شباهت به این معنی است که RaTG13 نسبتاً نزدیک به SARS-CoV-2 است ، تأیید می کند که SARS-CoV-2 احتمالاً از خفاش ها سرچشمه گرفته است ، اما هنوز هم دور از آن است که یک جد مستقیم باشد. میزبان دیگری احتمالاً ویروس را از خفاش ها گرفته و به انسان منتقل کرده است. برای یافتن میزبان میانی بین خفاش ها و انسان ها ، محققان باید یک تور بزرگ ریخته و از حیوانات مختلف نمونه برداری کنند. AP Photo / Silvia Izquierdo

از آنجا که برخی از اولین موارد COVID-19 در افراد مرتبط با بازار حیات وحش در ووهان مشاهده شد ، گمانه زنی هایی مبنی بر اینکه یک حیوان وحشی از این بازار میزبان واسطه ای بین خفاش ها و انسان ها است ، وجود داشت. با این حال ، محققان هرگز ویروس کرونا را پیدا نکرد در حیوانات از بازار است.

به همین ترتیب ، وقتی ویروس کرونا مرتبط شناسایی شد pangolins در یک عملیات ضد قاچاق کالا در جنوب چین مصادره شد ، بسیاری به این نتیجه رسیدند که SARS-CoV-2 از خفاش ها به پنگولین ها به انسان رسیده است. ویروس پانگولین مشخص شد که تنها 91٪ یکسان با SARS-CoV-2 است ، هرچند که بعید به نظر می رسد جد مستقیم ویروس انسانی باشد.

برای مشخص کردن منشا SARS-CoV-2 ، باید نمونه های وحشی بیشتری جمع آوری شود. این یک کار دشوار است - نمونه برداری از خفاش ها وقت گیر است و به اقدامات احتیاط آمیز در برابر عفونت تصادفی احتیاج دارد. از آنجا که ویروس های کرونا در رابطه با SARS یافت می شوند خفاش ها در سراسر آسیااز جمله تایلند و ژاپن ، جستجوی یک سوزن بسیار کوچک بسیار انبوه است.

ایجاد یک شجره نامه برای SARS-CoV-2

به منظور مرتب سازی معمای خاستگاه ویروسی و جنبش ، دانشمندان نه تنها باید قطعات گمشده را پیدا کنند ، بلکه همچنین می فهمند که چگونه همه آنها در کنار هم قرار دارند. این امر مستلزم جمع آوری نمونه های ویروسی از عفونت های انسانی و مقایسه آن توالی های ژنتیکی با یکدیگر و ویروس های دیگر ناشی از حیوانات است.

برای تعیین ارتباط این نمونه های ویروسی با یکدیگر ، محققان از ابزارهای رایانه ای برای ساختن شجره ویروس استفاده می کنند ، یا فیلوژنی. محققان توالی های ژنتیکی هر نمونه ویروسی را با یکدیگر مقایسه می کنند و با همسان سازی و رتبه بندی شباهت ها و تفاوت های ژنتیکی روابط را ایجاد می کنند.

جد مستقیم ویروس که بیشترین شباهت ژنتیکی را دارد ، می تواند پدر یا مادر آن باشد. گزینه هایی که همان توالی والدین را به اشتراک می گذارند اما با تغییرات کافی برای متمایز کردن از یکدیگر ، مانند خواهر و برادر هستند. در مورد SARS-CoV-2 ، نوع آفریقای جنوبی ، B.1.351 ، و نوع UK ، B.1.1.7، خواهر و برادر هستند.

ساختن یک شجره با این واقعیت پیچیده است که پارامترهای مختلف تجزیه و تحلیل می توانند نتایج متفاوتی ایجاد کنند: مجموعه مشابه توالی ژنتیکی می تواند دو شجره کاملا متفاوت تولید کند. توالی های نوکلئوتیدی شش ویروس ساختگی در بالا نشان داده شده است. در زیر دو درخت خانوادگی از این ویروس ها با استفاده از دو برنامه مختلف ایجاد شده است. درخت در سمت چپ فقط از درصد هویت استفاده می کند ، در حالی که درخت در سمت راست همچنین بررسی می کند که آیا این دو توالی دارای کاراکترهای مشابه هستند. مرلین روزینک ، CC BY-ND

برای SARS-CoV-2 ، تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک به خصوص دشوار است. اگر چه ده ها هزار دنباله SARS-CoV-2 اکنون در دسترس هستند ، آنها به اندازه کافی متفاوت نیستند یک تصویر واضح تشکیل دهید از رابطه آنها با یکدیگر

بحث فعلی: میزبان وحشی یا سرریز آزمایشگاه؟

آیا SARS-CoV-2 می تواند از آزمایشگاه تحقیقاتی آزاد شود؟ با اينكه شواهد موجود 18 ویروس شناس برجسته اخیراً پیشنهاد کردند که این سال وجود داشته باشد بیشتر مورد بررسی قرار گرفت.

اگرچه حدس و گمان هایی در مورد مهندسی SARS-CoV-2 در آزمایشگاه وجود داشته است ، اما این احتمال بسیار بعید به نظر می رسد. هنگام مقایسه توالی ژنتیکی RaTG13 وحشی با SARS-CoV-2 ، اختلافات به طور تصادفی در ژنوم پخش می شود. در یک ویروس مهندسی شده ، بلوکهای واضحی از تغییرات وجود دارد توالی ها را معرفی کرد از یک منبع ویروسی متفاوت است.

[بهترین داستانهای علمی ، بهداشت و فناوری را دریافت کنید. برای خبرنامه علمی The Conversation عضو شوید.]

یک توالی منحصر به فرد در ژنوم SARS-CoV-2 وجود دارد که بخشی از پروتئین سنبله را کد می کند که به نظر می رسد نقش مهمی در آلوده شدن افراد دارد. جالب است که توالی مشابهی در ویروس کرونا ویروس یافت می شود که باعث بیماری مشابه COVID-19 می شود.

اگرچه مشخص نیست که SARS-CoV-2 چگونه این توالی ها را به دست آورد ، اما تکامل ویروسی نشان می دهد که آنها از فرآیندهای طبیعی ناشی شده اند. ویروس ها انباشت تغییرات یا با تبادل ژنتیکی با ویروسهای دیگر و میزبانان آنها و یا با اشتباهات تصادفی در هنگام تکثیر. ویروس هایی که تغییر ژنتیکی پیدا می کنند و به آنها a مزیت نسبی به طور معمول به انتقال آن از طریق همانندسازی ادامه می دهد. این که MERS و SARS-CoV-2 توالی مشابهی در این قسمت از ژنوم دارند ، نشان می دهد که به طور طبیعی در هر دو تکامل یافته و گسترش می یابد زیرا به آنها کمک می کند سلول های انسانی را آلوده کنند.

از کجا از اینجا برو

کشف منشأ SARS-CoV-2 می تواند به ما سرنخی برای درک و پیش بینی همه گیری های آینده بدهد ، اما ممکن است ما هرگز دقیقاً ندانیم که از کجا ناشی شده است. صرف نظر از اینکه چگونه SARS-CoV-2 به انسان پرش کرد ، اکنون اینجاست و احتمالاً برای ماندگاری اینجاست. با پیشرفت ، محققان باید نظارت بر شیوع آن را ادامه دهند و تا آنجا که ممکن است افراد را واکسینه کنند.

درباره نویسنده