Общий предок SARS-CoV-2 и известных родственных вирусов летучих мышей существовал десятки лет назад

Группа биоинформатиков при участии Эндрю Рэмбо (Институт эволюционной биологии Эдинбургского университета) и Дэвида Робертсона (Центр вирусных исследований университета Глазго) проанализировала эволюционную историю SARS-CoV-2 и других родственных коронавирусов, используя геномные данные. Реконструировать историю коронавирусов сложно, поскольку они рекомбинируют (обмениваются генетическим материалом): разные участки генома одного вируса могут иметь различное происхождение. В некотором смысле это сложнее, чем эволюционная история гриппа: геном вируса гриппа состоит из восьми сегментов, причем сегменты разных штаммов могут создавать новые комбинации (реассортировать), но рекомбинации внутри каждого из сегментов не происходит.

Вирус летучей мыши RaTG13 был идентифицирован как наиболее тесно связанный с вирусом SARS-CoV-2 (идентичность геномов 96%). Однако было выявлено также сходство SARS-CoV-2 с вирусами панголинов, в частности, с вирусом, обнаруженным в Гуандуне в 2019 году; Pangolin-2019. Высказывалось предположение, что панголин мог быть промежуточным хозяином и что SARS-CoV-2 приобрел в результате рекомбинации с вирусом панголина участок гена S-белка, который кодирует RBD — рецептор-связывающий домен. Именно специфическая структура RBD позволяет новому коронавирусу использовать человеческий рецептор ACE2 для проникновения в клетки.

Авторы работы, опубликованной в Nature Microbiology, определили участки вируса, которые не подвергались рекомбинации и которые можно использовать для реконструкции его эволюции. Они исходили из предположения, что RaTG13 и SARS-CoV-2 имеют общего предка, и оценили время отделения SARS-CoV-2 от родственных вирусов летучих мышей. Максимальная вероятность этого события, рассчитанная с помощью трех разных биоинформатических подходов, пришлась на 1948, 1969 или 1982 год. В любом случае речь идет о десятилетиях (см. рисунок из статьи).

Авторы также исследовали ген S-белка коронавируса и не нашли в нем признаков рекомбинации, которая могла бы переместить фрагмент, кодирующий RBD, из генома вируса панголина в геном вируса летучей мыши. Скорее S-белки с таким RBD имелись уже у общего предка SARS-CoV-2, RaTG13 и Pangolin-2019, но соответствующий участок был потерян в линии, ведущей к RaTG13. По мнению авторов, это наиболее экономное объяснение. Нельзя исключить, что панголин был промежуточным хозяином вируса, но этого могло и не быть: вирусы, способные инфицировать человека (или панголина), сформировались в летучих мышах.

То, что после расхождения SARS-CoV-2 с известными вирусами прошли десятилетия, указывает на возможность существования неизвестных линий вирусов летучих мышей, в том числе способных инфицировать человека, с S-белками, подходящими к человеческому рецептору. Авторы отмечают, что нужно больше данных, чтобы оценить, существуют ли эти линии и сколько их. Разнообразие вирусов летучих мышей и наблюдаемая активность рекомбинации говорит о том, что идентифицировать вирусы с пандемическим потенциалом до их появления может быть весьма трудно. Нужны системы наблюдения за болезнями человека, которые позволят быстро выявлять и классифицировать опасные патогены, и более широкий отбор проб у летучих мышей и других животных.

«Мы опоздали с ответом на первую вспышку SARS-CoV-2, но это не последняя пандемия коронавируса. Необходимо внедрить всеобъемлющую систему эпиднадзора в режиме реального времени, чтобы выявлять такие вирусы, пока число случаев остается двузначным», — сказал первый автор статьи Мацей Бони из Пенсильванского университета (США).