新冠病毒与SARS冠状病毒的关系解析

作者: 胡犇

来源: 中国病毒学英文版

发布日期: 2020-02-19 17:00:00

本文从冠状病毒分类学的角度解析了新冠病毒、SARS冠状病毒、SARS相关冠状病毒之间的关系,详细介绍了病毒分类学的基本原理和新冠病毒与SARS冠状病毒的异同,以及它们在分类学上的归属。

新冠病毒、SARS冠状病毒、SARS相关冠状病毒,它们之间是什么关系?本文将从冠状病毒分类学的角度给大家理一理,它们之间到底有怎样的关系。自然界中的病毒丰富多样,但并不是杂乱无章的。科学家们将不同的病毒按照它们的遗传信息和进化关系进行分门别类,这是病毒分类学这门学科做的工作。

当出现一个新病毒时,研究人员会根据这个病毒的基因组序列,根据特定的规则,按照目、科、属和种等分类学上的各个级别,依次对病毒进行身份定位。国际病毒分类委员会(ICTV)是病毒分类的权威机构。

冠状病毒科是套式病毒目下属的一个病毒科,又可进一步分为冠状病毒亚科和环曲病毒亚科。我们通常所说的冠状病毒不是指某一种病毒,而是所有冠状病毒亚科成员的统称。

在2012年出版的ICTV第九次病毒分类报告中,我们可以看到冠状病毒亚科被分为Alpha冠状病毒、Beta冠状病毒、Gamma冠状病毒和Delta冠状病毒四个属,其中Alpha和Beta这两个属的冠状病毒主要感染哺乳动物,所有人冠状病毒也全部位于这两个属。

Beta冠状病毒属又进一步可分为A、B、C、D四个系,其中lineage B只有唯一的一个病毒种,即SARS相关冠状病毒。

冠状病毒亚科成员的系统发育关系显示,过去的八年时间里,MERS冠状病毒在中东暴发,除了人类冠状病毒外,也有越来越多的动物冠状病毒特别是蝙蝠冠状病毒被发现,冠状病毒家族增添了不少新成员。最新的ICTV第十次病毒分类报告正在持续更新中,尽管目前冠状病毒分类报告的章节还没有正式出版,但是2018年ICTV发表了关于冠状病毒分类的新提案,冠状病毒所包括的病毒种数比原来有了大幅增加。

判定一个新病毒在分类学上是属于已有的病毒种还是属于一个全新的病毒种,我们需要参照ICTV的病毒定种规则。对于不同科的病毒,定种的规则是不一样的。就冠状病毒而言,需要比较新病毒和已知病毒在ORF1ab编码的非结构蛋白上的序列一致性。具体来说,非结构蛋白上有七个保守的复制酶结构域对于冠状病毒的定种至关重要。

这七个结构域分别是:位于nsp3上的ADRP、nsp5、nsp12、nsp13、nsp14、nsp15、nsp16。按照ICTV在其第九次分类报告中提出的定种规则:把这七个复制酶结构域的氨基酸序列串联起来,如果两个冠状病毒之间的序列一致性大于90%这个阈值,则表示两个冠状病毒属于同一个种。

虽然新冠病毒和SARS冠状病毒基因组有大约20%的差异,但它们的ORF1b保守性相对较高,而ORF1b编码的非结构蛋白占据了上述七个复制酶结构域的大部分。经过比较,新冠病毒和SARS冠状病毒在这七个结构域上的氨基酸序列相似度达到了94%。因此,按照ICTV的冠状病毒分类规则,新冠病毒和SARS冠状病毒属于同一个病毒种,即SARS相关冠状病毒。

既然被归为了同一个种,是不是说新冠病毒SARS-CoV-2和SARS冠状病毒特别近似,是第二个SARS病毒呢?并不能这样理解。同一个冠状病毒种可能包括了多个不同的病毒。举个例子,属于Beta冠状病毒1这个种的病毒,除了有人冠状病毒OC43外,还有牛冠状病毒、马冠状病毒、猪血凝性脑脊髓炎病毒等多个病毒。

而ICTV在他们的预印本论文里也明确地提到SARS-CoV-2和SARS冠状病毒是姐妹关系,不能混为一谈。

新冠病毒和SARS病毒有一些相似的地方:都可引起重症肺炎、都和野生动物有关,发生的季节也相似,但是它们的差异也是很明显的。新冠病毒和SARS病毒的全长基因组序列相似度也只有80%左右。

冠状病毒的S基因编码负责受体结合的刺突蛋白、与病毒致病性密切相关,而新冠病毒和SARS病毒的S基因序列相似度仅为73%。由此看来,新冠病毒和SARS病毒存在不小的差异,这些差异也导致了它们的病原生物学特性有所不同:新冠病毒的致病力和SARS病毒相比只能是个弟弟,发展为重症的比率和致死率远低于SARS,但传播能力却强过SARS。而且新冠病毒比SARS病毒更狡猾,潜伏期更长。

由此我们可以看出,新冠病毒和SARS病毒存在诸多明显的区别,是两回事。世界卫生组织在其官网也进行了说明:2019-nCoV is from the same family of viruses as SARS-CoV but it is not the same virus,明确表示新冠病毒和SARS病毒是不同的病毒。

如果说冠状病毒科是一个大家族的话,SARS相关冠状病毒则是大家族里面的一个小家庭。但是这个家庭的成员可不少。除了SARS冠状病毒和新冠病毒外,SARS相关冠状病毒还囊括了在我国以及世界多个地区的蝙蝠中发现的丰富多样的SARS样冠状病毒。从SARS相关冠状病毒的进化树上我们可以看到,新冠病毒和SARS冠状病毒是位于两个不同的分支上,在这两个分支上,还各自分布有不同的蝙蝠SARS样冠状病毒。

进化树也直观地显示出,新冠病毒不是SARS冠状病毒的进化版或者变异版,不是SARS 2.0,而是和SARS冠状病毒是平行的关系。

最后,还是概括性的总结一下新冠病毒SARS-CoV-2和SARS冠状病毒的关系吧:分类学上他们属于同一个冠状病毒种,但是它们是两个不同的病毒,是SARS相关冠状病毒这个小家族里的两兄弟。

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