人类与冠状病毒的古老军备竞赛的痕迹写在我们的 DNA 中
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图片来源：NIAID-RML，CC BY-SA
人类与冠状病毒的古老军备竞赛的痕迹写在我们的 DNA 中
2021 年 6 月 25 日，作者：亚辛· 苏伊尔米和 雷·托布勒
一种冠状病毒可能在 20,000 多年前席卷了东亚，在现代中国、日本和越南的人们的 DNA 中留下了痕迹。我们的研究发表在《当代生物学》杂志上，在这些地区的现代人群的 42 个基因中发现了对冠状病毒家族的遗传适应的证据。
迄今为止，由冠状病毒 SARS-CoV-2 引起的 COVID-19 大流行已造成全球超过 380 万人死亡和数十亿美元的经济损失。冠状病毒家族还包括相关的 MERS 和 SARS 病毒，这两种病毒在过去 20 年中都造成了严重的致命疫情。
我们的研究结果表明，寻找历史上病毒爆发的遗传痕迹可能有助于我们面对未来的爆发。（参考链接统计数据显示，大规模流行病比我们想象的更有可能发生）
流行病可能与人类历史一样古老
我们以前有过流行病。仅在 20 世纪，流感病毒的三种变体均导致大范围爆发，造成数百万人死亡：1918-20 年的“西班牙流感”、1957-58 年的“亚洲流感”和“香港流感” 1968-69 年。
由病毒和其他病原体引起的暴发历史记录可以追溯到数千年前。这些相互作用可以追溯到更远的人类史前时期，这似乎是合理的。（参考链接人类和病毒的重复博弈）
看到我们的祖先从非洲散布到世界各地的远古迁徙会给他们带来新的病原体。像许多其他环境挑战一样，与这些古老的病毒遭遇可能引发了帮助我们祖先生存的适应。这些适应可能包括提高对感染的抵抗力或减少疾病对健康的影响的生理或免疫学变化。（参考链接古代农民如何抑制免疫系统以求生存）
该图显示了 CoV-VIP 的选择开始时间分布（粉色分布）与基因组中所有基因座的选择开始时间分布（蓝色分布）相比。STAR Methods中提供了有关如何通过峰值显着性检验比较两个分布以及如何使用 Relate 估计选择开始时间的详细信息。与STAR 方法和图 S1 相关。
对疾病的适应会留下遗传痕迹
在过去的几十年里，遗传学家设计了强大的统计工具来发现今天保存在人类基因组中的历史适应事件的遗传痕迹。这些工具使科学家们能够发现标记适应高海拔生活和成人牛奶消费等的基因。
我们的团队很想知道与古代冠状病毒的历史接触是否在今天的人群中留下了任何这样的痕迹。除了揭示历史上的冠状病毒爆发外，这些信息还可能对冠状病毒感染的遗传基础以及这些病毒如何在现代人类中引起疾病提供新的见解。
病毒是简单的生物，只有一个目标：制造更多的自己的副本。但它们简单的生物结构意味着它们不能独立繁殖。
相反，它们必须侵入其他生物的细胞并劫持它们的分子机器。病毒入侵涉及附着宿主细胞产生的特定蛋白质并与之相互作用，我们称之为病毒相互作用蛋白 (VIP)。
古代冠状病毒的标记
我们对来自全球 26 个人群的 2,500 多人的基因组应用了尖端计算分析。我们在 42 个编码 VIP 的不同人类基因中发现了适应特征。
这些 VIP 信号仅存在于五个种群中，它们都来自东亚——可能是冠状病毒家族的祖先家园。这表明现代东亚人的祖先在大约 25,000 年前最初接触过冠状病毒。
图 3 CLUES 在非洲（约鲁巴）和欧洲（英国）估计的选定 CoV-VIPs 等位基因频率轨迹随时间的变化
与图 2相同。
(A) 约鲁巴人口。该图包括 17 个频率轨迹，约鲁巴样本中不存在东亚选择的 25 个其他等位基因（但不是整个非洲；参见数据 S1 I）。
(B) 英国人口。该图包括 35 个频率轨迹，在东亚选择的其他七个等位基因在英国样本中不存在。
与STAR 方法相关。
进一步的测试表明，这 42 种 VIP 主要在肺部表达，这是受 COVID-19 症状影响最大的组织。我们还确认这些 VIP 直接与造成当前大流行的 SARS-CoV-2 病毒相互作用。
其他独立研究也显示，在VIP基因的突变可能介导SARS-COV-2的敏感性和严重性的COVID-19症状。此外，一些 VIP 基因目前要么被用作 COVID-19 治疗的药物靶点，要么是为此目的的临床试验的一部分。
我们研究中确定的几种适应性 VIP 也是其他类型病毒的药物靶点，例如寨卡病毒和丙型肝炎。其中几种药物已成功重新利用，并表明其他药物可能被重新用于 COVID-19 治疗。
通过揭示受历史病毒爆发影响的基因，我们的研究表明进化遗传分析有望成为对抗未来病毒爆发的新工具。
更多信息：亚辛· 苏伊尔米 等，20,000 多年前在东亚发生的一种涉及宿主冠状病毒相互作用基因的古老病毒流行，当代生物学（2021）。
本文根据知识共享许可从The Conversation重新发布。阅读原文。这个故事是Science X Dialog 的一部分，研究人员可以在其中报告他们发表的研究文章的发现。
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