研究麻疹崛起有助理解冠状病毒起源

麻疹是一种高传染性的疾病，尽管可以通过疫苗预防，但仍极大地影响了人类健康。跟许多人类疾病一样，麻疹起源于动物。研究人员一直怀疑，可能是一种感染牛的病毒的外溢引起了这种疾病，但这种外溢发生的时间和环境仍有争议。

近日，一个国际研究小组弄清了麻疹首次出现的时间，并发现它可能与大城市的崛起有关。相关论文刊登于《科学》。德国罗伯特·科赫研究所高致病性微生物流行病学项目的Ariane Düx等人，对1912年的一种麻疹菌株进行了基因组测序，并回顾了该病毒可能在人类中出现的时间，结果可以追溯到公元前6世纪。

“虽然人们认为麻疹出现在新石器时代之后，但不清楚是何时出现的。我们的发现有助于更好地了解麻疹病毒的演变、疾病的出现，以及最终了解在疾病蔓延中发挥重要作用的人类历史。”Düx在接受《中国科学报》采访时表示。

悉尼大学教授Simon Ho表示，“麻疹病毒等RNA病毒能在环境中迅速降解，获取它们的基因组数据是一项极具挑战性的工作。因此，该研究是麻疹基因组测序的一项重大成就，有助于查明人类出现麻疹的时间。”

Ho等人还提出，类似地细化新冠肺炎和其他人畜共患疾病何时出现的研究，将有助于理解这些病原体是如何从动物跳到人身上的。

古老标本暗藏新线索

麻疹具有高度传染性，一旦感染被清除，人们对该疾病就有了终身免疫力。Düx表示，这意味着这种疾病的持续传播依赖于人群大量接触，而这些接触在新石器时代过渡之前并不存在（可能在公元前1000年之前也不存在）。

但对于麻疹出现时间，历史记载没有给出明确的暗示。此外，有研究估计麻疹出现在中世纪。但这些研究应用的分子时钟模型被怀疑低估了更遥远的历时日期。于是，Düx团队使用了鲁汶大学开发的现代时钟模型，替换以后专为纠正这种系统性低估而设计的。

研究人员在柏林医学历史博物馆的收藏品中发现了一个保存完好的麻疹患者的肺。这个1912年在柏林去世的两岁患者的肺一直在福尔马林液中“沉睡”。

该小组成功地组装了几乎整个麻疹病毒基因组。这也是迄今为止最古老的人类感染RNA病毒的基因组测序。“我们兴奋地发现，从这么古老的标本中提取病毒RNA是可能的，而且实际上很容易做到。这为RNA病毒进化研究开辟了新的前景。”该研究共同通讯作者、负责测序基因序列的Sébastien Calvignac-Spencer说。

柏林医学历史博物馆的负责人Thomas Schnalke补充说：“这突出了医学标本收藏的卓越价值，它们不仅是历史的，也是分子的档案。”

然后，研究人员将1912年样本的麻疹基因组与其他50个病毒的基因组进行比较，包括其他麻疹毒株、相关的牛瘟以及小反刍兽疫病毒，重新评估了麻疹和牛瘟病毒分化日期，绘制了一株病毒家族树。

研究人员还使用新分子时钟模型进行了估计。负责开发新模型的鲁汶大学的Philippe Lemey 说：“之前使用分子时钟的研究已经把麻疹的起源放在中世纪，但是这些日期没有适当地解释长期的进化动态，并且大大低估了麻疹谱系的年龄。”

人群聚集 病毒迁移

最终，研究人员认为，麻疹病毒与牛瘟病毒的分化可能发生在公元前6世纪，这也是一个人口增长和亚欧大城市崛起的时期。虽然，该研究不能明确病毒分化具体发生在哪里，但时间大致与中国、印度、北非和欧洲出现几十万人口大城市的时间一致。

“这一时间比之前认为的早了1000多年。而且，有趣的是这与第一个人类定居点大到足以支持麻疹病毒持续传播的时间吻合。”Düx说。

研究人员指出，通过观察岛屿人类社区内麻疹的传播情况，可以明确在人口不足50万的地方，麻疹无法长期存活。因为其终身免疫性，一旦社区内的每个人都患过麻疹，就没有更多的宿主让麻疹存活、传播。只有在更大的社区，才会有足够的新宿主使病毒得以生存。

除了人群聚集，研究人员还强调应重视麻疹病毒显示出的病毒迁移。麻疹病毒最近的亲戚是牛瘟病毒—— 一种现在已经被根除的病原体，它在过去造成了牛和野生有蹄类动物的大规模死亡。长期以来，人们一直假设它们的祖先感染了牛，并最后跳跃到人类中，从而产生了麻疹病毒谱系。

推演病毒流行根源

实际上，微生物从一个宿主物种转移到另一个宿主物种是病毒大流行的常见原因。这也适用于冠状病毒。

Ho告诉《中国科学报》，就像跟踪麻疹研究展示的那样，疾病的出现与大城市几千年前的崛起相关联，这对了解冠状病毒以及防范大流行也有借鉴意义。例如，病毒在不同物种间传播的几率通常会随着接触次数的增加而增加，尤其是人类文明正日益侵入野生动物的栖息地。

而了解人类病原体的出现和演变，在预测疾病暴发的轨迹等方面起着关键作用。系统发育方法提供了一系列病原体基因组进化动力学见解。在许多情况下，系统发育方法可以利用基因组的取样日期来重建病毒、细菌和其他病原体的进化时间尺度。

研究人员表示，对于任何一个特定的病原体，它在不同宿主身上的跳跃、迁移一定发生在两个时间点之间：它与已知最近的亲戚分离，以及人们开始观察人类病原体并追溯其共同祖先的血统时。

Ho和墨尔本大学的Sebastián Duchêne在同期《科学》刊登的评论文章中写道，新冠肺炎大流行中，相关病原体的系统发育年代测定分析备受关注。“人们已经知道，新冠病毒的近亲之一是菊头蝠科身上的一种冠状病毒，但这两种病毒在几十年前就分离了。而目前新冠病毒样本基因组的最近共同祖先可以追溯到2019年11月底到12月初。这两个事件之间的时间差距阻碍了识别新冠病毒宿主和病毒溢出到人类宿主的时间。”

“病毒可以在通常不会在野外同时出现的物种之间传播，因此需要做更多的工作来了解病毒的多样性及其在野生动物中的分布。”Ho说，“来自历史和古代样本的进一步基因组数据，以及对潜伏在野生动物体内的病毒的更全面和更深入的调查，将提高我们对病原体在宿主中出现的环境及机制的理解。”