מדענים מתעמקים בבתי הגידול של עטלפים, חושפים כיצד מתפתחים, נודדים וצולבים בין נגיפים של נגיף הקורונה, תוך שופכים אור על מקורות מגיפה וסיכונים עתידיים.
מחקר: מקור והעברה בין המינים של קורונה עטלפים בסין. קרדיט תמונה: קארל אלן / Shutterstock
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת תקשורת טבעקבוצת חוקרים חקרה את האבולוציה, העברה בין מינים ופיזור של קורונה עטלפים (CoVs) בסין, זיהתה נקודות חמות של מגוון אבולוציוני, והתחקה אחר המקורות של תסמונת נשימה חריפה חמורה Coronavirus 2 (SARS-CoV-2).
רֶקַע
CoVs הם נגיפי חומצה ריבונוקלאית (RNA) הגורמים למחלות בדרכי הנשימה והמעיים בבני אדם ובעלי חיים, כאשר כל ה-CoV המדבקים בבני אדם הם במקור זואונוטי, לרוב מעטלפים. גודל הגנום הגדול שלהם, שיעורי הרקומבינציה הגבוהים והפלסטיות הגנומית מקלים על העברה בין מינים והסתגלות מהירה, מה שמוביל להתפרצויות כגון SARS-CoV, תסמונת הנשימה במזרח התיכון וירוס קורונה (MERS-CoV) ו-SARS-CoV-2. עטלפים, במיוחד סוג רינולופוסמארח מגוון Alpha-CoVs (α-CoV) ובטא-CoVs (β-CoV), עם נקודות חמות באזורים כמו סין, שבהם חיות עטלפים עשירות וביוגיאוגרפיה ייחודית מגבירים את סיכוני הגלישה. המחקר מדגיש כי תכונות אבולוציוניות אלה, בשילוב עם ההקשר האקולוגי של דרום ודרום מערב סין, הופכים את האזורים הללו לחשובים במיוחד להבנת הדינמיקה של CoV. מחקר נוסף על מאקרו-אבולוציה של bat-CoV ודינמיקת העברה חיוני להבנת הפוטנציאל הזואונוטי ולשיפור מניעת מגיפה באמצעות אסטרטגיות מעקב והיערכות ממוקדות.
על המחקר
במחקר הנוכחי, בין 2010 ל-2015, נאספו ספוגיות עטלף דרך הפה והפי הטבעת וכדורי צואה ברחבי מחוזות סיניים, כולל אנהוי, בייג'ינג, היינאן, הוביי, גואנגדונג, גואנגשי, יונאן ואחרות. דגימה לא קטלנית בוצעה באמצעות רשתות ערפל, כאשר עטלפים שוחררו מיד לאחר האיסוף. חבטות כנפיים נלקחו עבור ברקוד של חומצה Deoxyribonucleic (DNA). פרוטוקולי הטיפול בעטלף דבקו בהנחיות המוסדות לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) מאוניברסיטת טאפטס ומכון ווהאן לווירולוגיה, האקדמיה הסינית למדעים. דגימות נשמרו ב-80 מעלות צלזיוס.
RNA הופץ באמצעות ערכת High Pure Viral RNA (Roche), ותגובת שרשרת של תעתוק פולימראז הפוכה (RT-PCR) חד-שלבית מכוונת לגן RNA-תלוי RNA Polymerase (RdRp) לזיהוי CoV. מוצרי PCR רוצו ואושרו באמצעות שיבוט או ברקוד, מה שמבטיח אמינות נתונים. מערך הנתונים כלל 589 רצפים חדשים ו-616 ממסד הנתונים של הרצפים הגנטיים (GenBank) והיוזמה העולמית לשיתוף נתוני שפעת העופות (GISAID).
רצפים מיושרים ונותחו פילוגנטית באמצעות תוכנת Bayesian Evolutionary Analysis Sampling Trees (BEAST). בהתבסס על מגוון היונקים, מיקומי הדגימה קובצו לשישה אזורים זואוגאוגרפיים. מצבי אבות עבור המשפחה המארחת, הסוג והאזור נבנו מחדש, ומעברים משמעותיים של מארח או אזור הוערכו באמצעות גורמי Bayes. המחקר מכיר בכך שהסתמכות על רצפי RdRp חלקיים, למרות שהיא יעילה, מגבילה את עומק הניתוח הפילוגנטי ועשויה לשלול גרסאות CoV שונות מאוד.
מדדי גיוון פילוגנטי חשפו דפוסים אזוריים וספציפיים למארח של גיוון CoV, כאשר בדיקות Mantel מדגישות מתאמים בין התמיינות גנטית ויראלית, פילוגניה מארח ובידוד גיאוגרפי.
תוצאות המחקר
סך של 589 רצפים חלקיים של הגן RdRp נוצרו מספוגיות פי הטבעת של עטלפים שנאספו ברחבי סין ושולבו עם 608 רצפי עטלף CoV ו-8 רצפי פנגולין-CoV ממאגרי מידע ציבוריים, כולל GenBank ו-GISAID. הוכנו שני מערכי נתונים: האחד מבוסס על טקסיות מארח והשני על מיקומי דגימה, מסווגים לשישה אזורים זואוגאוגרפיים המשקפים מגוון יונקים ולא גבולות מנהליים. אזורים אלה כללו דרום מערב (SW), צפון (NO), מרכז (CE), דרום (SO), מרכז צפון (CN) והאי האינאן (HI).
מערך הנתונים המארח הכיל 676 רצפי α-CoV מ-40 מיני עטלפים ו-503 רצפי β-CoV מ-29 מיני עטלפים. מערך הנתונים הגיאוגרפי כלל רצפים מ-21 מחוזות עבור α-CoVs ו-20 מחוזות עבור β-CoVs. ניתוחים נערכו גם על תת-קבוצות אקראיות של רצפים כדי להפחית הטיית דגימה ולהבטיח ייצוג אחיד.
ניתוח פילוגנטי בייסי הצביע על כך שמקורם של α-CoVs כנראה ב רינולופיד (עטלפי פרסה) ו vespertilionid מינים (עטלפי ערב), בעוד β-CoVs היו מקושרים vespertilionid ו פטרופודיד מינים (עטלפי פירות). נצפו אירועי העברה בין-מינים תכופים, כאשר α-CoVs הפגינו שיעורים גבוהים יותר של החלפת מארח בין-משפחתית ובין-סוג בהשוואה ל-β-CoVs. Rhinolophidae ו-Minopteridae (עטלפים ארוכות אצבעות) היו התורמים השכיחים ביותר עבור α-CoVs, ואילו Rhinolophidae שלטו כתורמים ומקבלים עבור β-CoVs.
ניתוחים מרחבי-זמניים חשפו נתיבי פיזור משמעותיים הן עבור α-CoVs והן עבור β-CoVs בתוך סין. ה-SO הופיע כמרכז משמעותי של הגירת CoV, עם התנועות היוצאות והנכנסות הגבוהות ביותר. α-CoVs הפגינו שיעורי הגירה גבוהים יותר מאשר β-CoVs, כאשר אזורי SW ו-HI מציגים מגוון אנדמי מובהק. דרום ודרום-מערב סין זוהו כמפלט בתקופות קרח, מה שתורם להתמדה ולגיוון ארוכי הטווח של בת-CoV באזורים אלה.
התקבצות פילוגנטית, שהוערכה באמצעות מרחק פילוגנטי ממוצע (MPD) ומרחק טקסון ממוצע (MNTD), הדגישה מבנה חזק בקרב משפחות עטלפים ואזורים זואוגאוגרפיים. אזורי SW ו-HI הראו את הייחודיות האבולוציונית הגבוהה ביותר עבור שני סוגים של CoV. בדיקות המעטפת גילו מתאמים משמעותיים בין בידול גנטי למרחק גיאוגרפי עבור α-CoVs ו- β-CoVs, כאשר β-CoVs הראו גם מתאמים עם פילוגניית המארח.
מסקנות
הניתוח הפילוגנטי של CoVs מעטלפים שנדגמו בסין גילה גיוון משמעותי, כאשר 11 מתוך 17 סוגים של עטלפים מארחים גם α-CoVs וגם β-CoVs. סביר להניח ש-SARS-CoV-2 מקורו בקליפת וירוסים שנמצאה בעטלפי פרסה (Rhinolophus spp.), בעיקר במחוז יונאן. עם זאת, המחקר מציין שמגבלות הדגימה והקרבה של אתרי איסוף לגבולות בינלאומיים מצביעים על כך שווירוסים אבותיים יכולים להגיע גם ממיאנמר, לאוס או מדינות שכנות אחרות.
הממצאים מדגישים את הצורך הדחוף במעקב ממוקד בדרום סין ובדרום מזרח אסיה, במיוחד תוך התמקדות ב רינולופוס ו היפוסידרוס עטלפים, שהם מרכזיים באירועי העברה בין מינים. המחקר גם מדגיש את החשיבות של הבנת המאפיינים הביולוגיים של α-CoVs, המראים פוטנציאל להחלפת מארח וסיכון זואונוטי גבוה יותר מאשר β-CoVs.
