Согласно опубликованным в издании Nature Medicine результатам исследования, новый коронавирус SARS-CoV-2, появившийся в городе Ухань в Китае в конце 2019 года и с тех пор вызвавший пандемию COVID-19, распространившуюся более чем в 70 других странах, является результатам естественной эволюции.

Откуда произошел новый коронавирус

Анализ общедоступных данных о последовательности генома SARS-CoV-2 и родственных вирусов не выявил свидетельств того, что возбудитель COVID-19 был изготовлен в лаборатории или сконструирован иным образом.

«Сравнивая доступные данные о последовательности генома для известных штаммов коронавируса, мы можем твердо заявить, что SARS-CoV-2 возник в результате естественных процессов», — сказал Кристиан Андерсен доцент кафедры иммунологии и микробиологии в Калифорнийском исследовательском институте Scripps Research.

Соавторами статьи являются Роберта Ф. Гарри из Университета Тулейна, Эдвард Холмс из Сиднейского университета, Эндрю Рэмбо из Эдинбургского университета, В. Ян Липкин из Колумбийского университета.

Как изучали коронавирусы

Коронавирусы — это большое семейство вирусов, которые могут вызывать болезни различной степени тяжести. Первая известная вспышка тяжелых заболеваний, вызванных коронавирусом, возникла в 2003 году в Китае и получила название тяжелый острый респираторный синдром (SARS). Вторая вспышка, начавшаяся в 2012 году в Саудовской Аравии,  была названа Ближневосточным респираторным синдромом (MERS).

31 декабря прошлого года власти Китая предупредили Всемирную организацию здравоохранения о вспышке респираторных заболеваний, вызванных новым штаммом коронавируса, впоследствии названного SARS-CoV-2.

На 18 марта в мире зарегистрировано 199016 случаев заболевания COVID-19, хотя многие более легкие случаи, вероятно, остались не диагностированными. Вирус убил более 7908 человек. Вылечились 82653 человека. В России зарегистрировано 114 случаев COVID-19, из которых 5 человек выздоровели, и никто не погиб.

Вскоре после начала эпидемии китайские ученые определили последовательность генома SARS-CoV-2 и предоставили данные исследователям во всем мире. Сведения о геномной последовательности показали, что китайские власти быстро обнаружили эпидемию, и что число случаев COVID-19 увеличивалось вследствие передачи вируса от человека человеку после однократного его внедрения в человеческую популяцию предположительно из животного мира. Андерсен и его коллеги использовали эти данные для изучения происхождения и развития SARS-CoV-2, сосредоточившись на нескольких характерных признаках вируса.

Ученые проанализировали генетический код белков-шипов, расположенных на внешней поверхности вируса, которые он использует для закрепления и проникновения через внешние стенки клеток человека и животных. Более детально они сфокусировались на двух важных особенностях белка-шипа: рецептор-связывающем домене (RBD) – своего рода крючке, которым вирус крепится к клеткам хозяина, и особом белке-ферменте, выступающем в роли молекулярного консервного ножа, которым вирус «вскрывает» клетку хозяина и проникает внутрь нее.

Доказательства естественной эволюции SARS-CoV-2

Ученые обнаружили, что RBD-часть белков-шипов SARS-CoV-2 эволюционировала, для эффективного взаимодействия с молекулой рецептора  ангиотензинпревращающего фермента 2 (АПФ2, ACE2), участвующего в регуляции артериального давления. Белок-шип SARS-CoV-2 оказался настолько эффективен для связывания с человеческими клетками, что ученые пришли к выводу, что это результат естественного отбора, а не продукт генной инженерии.

Это доказательство естественной эволюции было подтверждено данными об общей молекулярной структуре SARS-CoV-2. Если бы кто-то пытался создать новый коронавирус в качестве патогена, он бы создавал его на основе вируса, о котором известно, что он вызывает заболевание у человека. Но ученые обнаружили, что генетическая основа SARS-CoV-2 существенно отличается от таковой у уже известных коронавирусов, становившихся причиной болезней человека, и в основном напоминает родственные вирусы, обнаруженные у летучих мышей и ящеров.

«Эти две особенности вируса, заключающиеся в мутации RBD-части белка-шипа и общей молекулярной структуре возбудителя, исключают лабораторные манипуляции как источник потенциального происхождения SARS-CoV-2», — сказал Андерсен.

Возможное происхождение вируса

Основываясь на анализе геномной последовательности, Андерсен и его колеги пришли к выводу, что наиболее вероятно происхождение SARS-CoV-2 может объясняться двумя возможными сценариями.

В первом сценарии вирус развился до своего нынешнего патогенного состояния благодаря естественному отбору у животного хозяина, а затем перешел к человеку. Именно так возникли коронавирусы, вызвавшие предыдущие вспышки, когда люди заражались вирусом после прямого воздействия с циветами (хищные млекопитающие из семейства виверровых) (SARS) и верблюдами (MERS). Исследователи предложили в качестве наиболее вероятного резервуара для SARS-CoV-2 летучих мышей, так как он очень похож на коронавирус, обнаруженный у этих животных. Тем не менее, нет никаких зарегистрированных случаев прямой передачи вируса от летучей мыши к человеку, что позволяет предположить, что между летучими мышами и людьми был промежуточный хозяин.

В этом сценарии обе отличительные компоненты белка-шипа SARS-CoV-2 (RBD-часть и белок фермент) эволюционировали бы до своего текущего состояния до того как попали в организм человека. В этом случае нынешняя эпидемия, вероятно, возникла бы быстро, сразу после заражения людей, поскольку вирус уже выработал бы свои патогенные свойства.

Во втором предложенном сценарии непатогенная версия вируса передалась человеку от животного-хозяина, и затем эволюционировала до его нынешнего патогенного состояния уже в человеческой популяции. Например, некоторые коронавирусы у панголинов (броненосецоподобне млекопитающие), обнаруженных в Азии и Африке, имеют структуру RBD-части, очень похожую на соответствующую структуру SARS-CoV-2. Коронавирус от панголина, возможно, мог быть передан человеку либо напрямую, либо через промежуточных хозяев, таких как циветы или хорьки.

Тогда другая часть белка-шипа SARS-CoV-2 (белок фермент), мог эволюционировать в организме человека, возможно, в процессе ограниченной циркуляции в человеческой популяции до начала эпидемии. Исследователи обнаружили, что белок фермент SARS-CoV-2, похоже на соответствующие вирусные структуры штаммов птичьего гриппа, которые, как уже известно, легко передаются между людьми. SARS-CoV-2 мог эволюционировать в клетках человека и вскоре запустить нынешнюю пандемию, поскольку стал бы гораздо более способным к распространению среди людей.

Соавтор исследования Эндрю Рэмбо заметил, что на данном этапе очень трудно, если не невозможно, узнать, какой из сценариев наиболее вероятен. Если SARS-CoV-2 проник в организм человека из животного мира в его нынешней патогенной форме, это увеличивает вероятность будущих вспышек, так как штамм вируса, вызывающий болезнь, возможно все еще циркулирует в популяции изначальных животных-хозяев и может вновь попасть в человеческую популяцию. Вероятность того, что непатогенный коронавирус проникнет в человеческую популяцию и затем опять приобретет патогенные свойства, аналогичные SARS-CoV-2, ниже.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.