武漢的冠狀病毒從哪兒來？到底是怎麼感染人的？
來源：科學大院
1月20日，國家衛健委發布1號公告，將新型冠狀病毒感染的肺炎納入《中華人民共和國傳染病防治法》規定的乙類傳染病，並採取甲類傳染病的預防、控制措施。將新型冠狀病毒感染的肺炎納入《中華人民共和國國境衛生檢疫法》規定的檢疫傳染病管理。
從疫情發生以來，我們對新型冠狀病毒的認識在不斷刷新：
2019年12月以來，湖北省武漢市集中發生了不明原因肺炎疫情。2020年1月7日，專家組從1例陽性病人樣本中分離出一種新型的冠狀病毒樣株。在排除了流感、禽流感、腺病毒、嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒（SARS-CoV）、中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）等其他呼吸道病原體後，專家組認為，本次不明原因肺炎病例的病原體是這種新型冠狀病毒。
電鏡下的2019新型冠狀病毒
2020年1月12日，世衛組織把這種新型冠狀病毒命名為2019-nCov。
2020年1月10日，新型冠狀病毒的第一個基因組序列數據公布，後來陸續有多個從患者身上分離的新型冠狀病毒的基因組序列發布，為研究分析新型冠狀病毒的進化來源、致病病理機制提供了第一手資料。
通過對這些數據的分析，2020年1月21日，中國科學院上海巴斯德研究所郝沛研究員、軍事醫學研究院國家應急防控藥物工程技術研究中心鍾武研究員和中科院分子植物卓越中心合成生物學重點實驗室李軒研究員合作，在SCIENCE CHINA Life Sciences上在線發表了題為「Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission」的論文，為我們認識這種新型病毒又提供了重要線索。（戳「閱讀原文」看論文）
這次的病毒從哪兒來？
跟SARS有同一個祖先
迄今為止，除本次在武漢引起疫情的新型冠狀病毒外，目前共發現6種可感染人類的冠狀病毒，其中，SARS病毒和MERS病毒所致疾病的嚴重程度以及社會影響遠遠超過其它冠狀病毒。
新型冠狀病毒與SARS病毒和MERS病毒有沒有關係？研究者把武漢新型冠狀病毒序列與其他兩種病毒序列進行了全基因組比對，發現6個新型冠狀病毒序列非常相似，它們跟SARS有約70%的序列相似性，跟MERS有約40%的相似性。也就是說，它們更像SARS病毒，而不是MERS病毒。序列差異性主要表現在編碼S-蛋白的spike基因上，這是冠狀病毒與宿主細胞作用的關鍵蛋白。
冠狀病毒可分為四個屬：α、β、γ、δ，SARS和MERS冠狀病毒均是β屬冠狀病毒。進一步遺傳進化分析後，研究者發現新型冠狀病毒也是β屬冠狀病毒（Betacoronavirus）。它在進化樹的位置上與SARS病毒和類SARS（SARS-like）病毒的類群很接近，但是並不屬於SARS和類SARS病毒類群。
有意思的是，新型冠狀病毒和SARS/類SARS冠狀病毒在進化上有共同的外類群——一種寄生於果蝠的HKU9-1冠狀病毒。所以可以推斷，它們擁有一個共同的祖先，是一種和HKU9-1類似的病毒。
蝙蝠是很多冠狀病毒的自然宿主，由於新型冠狀病毒的進化鄰居和外類群都在各類蝙蝠中有發現，研究者推測，新型冠狀病毒的自然宿主也可能是蝙蝠。但是，與SARS類似，新型冠狀病毒在從蝙蝠到人的傳染過程中很可能存在未知的中間宿主。
怎麼感染人的？
跟SARS有相似的機制
S-蛋白是冠狀病毒與宿主細胞作用的關鍵蛋白，也決定了病毒的感染力。S蛋白包含兩個功能單位：S1和S2。S1能夠促進病毒結合到宿主細胞受體上，位於它C端的RBD區負責與受體結合。
在感染人的過程中，SARS病毒的 S-蛋白會和ACE2蛋白相互作用結合，MERS病毒S-蛋白會與DPP4蛋白相互作用結合。新型冠狀病毒會通過哪種途徑感染人？研究者對新型冠狀病毒感染人的機制和通路進行了分析。
研究者首先比較了三種病毒S-蛋白的RBD區序列，發現在RBD區域中，新型冠狀病毒與SARS病毒比較相似，但與MERS病毒差異很大，所以排除了S-蛋白與DPP4相互作用結合感染人的可能。
雖然新型冠狀病毒的S-蛋白RBD區與SARS病毒的RBD區同源性比較高，但是已知SARS病毒S-蛋白與ACE2相互作用的5個關鍵氨基酸，在新型冠狀病毒中有4個發生了改變。
文章作者利用分子結構模擬的計算方法，對武漢冠狀病毒S-蛋白和人ACE2蛋白進行了結構對接研究，結果令人驚訝：雖然武漢冠狀病毒S-蛋白中5個關鍵氨基酸有4個發生了變化，但變化後的氨基酸，卻整體性上非常完美的維持了SARS病毒S-蛋白與ACE2蛋白相互作用的原來的結構構象，與人ACE2蛋白的親和力還是很強。
儘管新型冠狀病毒S-蛋白與ACE2蛋白互作能力相比SARS病毒S-蛋白與ACE2的作用有下降，但仍然達到很強的結合自由能（-50.6 kcal/mol）。這一結果說明武漢冠狀病毒是通過S-蛋白與人ACE2互作的分子機制，來感染人的呼吸道上皮細胞。
該研究成果為科學防控新型冠狀病毒，制定防控策略和開發檢測/干預技術手段奠定了科學理論基礎。
蝙蝠：自然界的bug，病毒中的戰鬥機
根據目前的研究，新型冠狀病毒的自然宿主可能是蝙蝠。大家可能還記得，2003年的SARS病毒就來源於蝙蝠，2016年引發豬急性腹瀉的SADS病毒也來自蝙蝠，蝙蝠為什麼這麼「毒」？
對研究病毒的學者來說，蝙蝠的地位十分特殊。蝙蝠是翼手目哺乳動物，在地球上已經生存了 8800 萬年，幾乎和恐龍同時代。
據報道，蝙蝠身上能攜帶超過 100 多種毒性極大、兇險無比的病毒，是真正的高致病性病毒「蓄水池」。許多烈性傳染病世界性或地區性大流行，都與蝙蝠脫不開關係。神奇的是，蝙蝠卻能「百毒不侵」。
為什麼蝙蝠能做到攜帶病毒而不發病？科學家解釋，作為唯一一類演化出真正有飛翔能力的哺乳動物，蝙蝠新陳代謝水平非常高，為了適應飛行而在進化中進行了適應性突變，從而直接或間接地影響了蝙蝠的天然免疫系統，這讓它們攜帶病毒卻極少出現病症。於是在漫長的進化歷程中，蝙蝠成了上百種病毒的自然宿主。
棲滿蝙蝠的山洞（來源：武漢病毒所石正麗團隊）
此外，作為一種能夠飛行的動物，蝙蝠可以四處周遊，本身就具備了快速傳播傳染病的能力。蝙蝠是超大數量的群居動物，而且居住在陰暗潮濕的洞穴里，彼此之間很容易擴散病原體，形成野生的交叉感染環境，一旦某種病毒出現在一隻蝙蝠身上，就會很快被更多蝙蝠攜帶。
100 年來人類和蝙蝠共同攜帶的病毒數量，顏色越深，共同攜帶的病毒數量越多（來源：LIAM BRIERLEY ET AL。 ）
2016年，科學新聞（Science News）報道了科學家發表在《美國博物》一篇研究（doi：10.1126/science.aae0173）。科研人員發現，能在人類與蝙蝠體內共存的病毒非常多，撒哈拉以南非洲是病毒跨物種傳播發生率最高的區域，該地區一些地方跨物種傳播病毒達到16種。根據他們繪製的驅動病毒跨物種傳播的模型，科學家認為一個地區棲息的蝙蝠越多，病毒跨物種傳播的風險就越大。可怕的是，非法捕獵和高人口密度也會擴大風險因素，為動物把疾病傳播給人類製造更多機會。
但是，除了蝙蝠之外，其它野生動物也或多或少攜帶病毒，比如禽流感和艾滋病病毒等。隨著經濟全球化和人類活動的勃興，很多森林、樹木被砍伐，野生動物的棲息地被破壞，使得人類與野生動物接觸增多，近年來由動物跨種傳播到人類的新發傳染病也不斷爆發。
我們能為防控做什麼？
國家衛健委高級別專家組組長鍾南山院士表示，到現在為止，針對本次疫情還沒有特效藥。
因此，對於大眾來說，預防是關鍵！
1） 盡量少接觸一切未知來源的動物，不要捕食、販賣、購買野味；
2） 避免與有呼吸道疾病癥狀（如咳嗽和打噴嚏等）的患者近距離接觸；
3） 加強室內通風，保持室內環境清潔；
4） 勤洗手：洗手時用肥皂和清水搓洗20秒以上，沒有條件時可使用含酒精的免洗洗手液清潔雙手。
6） 打噴嚏、咳嗽要避開他人，用紙巾、手肘等部位遮擋，痰液也要用紙巾包好，用過的紙巾要丟棄至垃圾桶，並清潔雙手；
7） 避免到封閉、空氣不流通的公共場所和人多聚集的地方，特別是小孩、老年人、孕婦及基礎病患者。
8）戴口罩是阻斷呼吸道分泌物傳播的有效手段，必要時外出佩戴口罩。注意口罩要定期更換，一次性使用，一般不超過4小時。
9） 一旦發生髮熱、乏力，出現乾咳等癥狀，或者近期有接觸相關野生動物，應該及時就醫。
（內容綜合整理自：世界衛生組織、國家衛健委、中國疾控中心、武漢市衛健委、中國科學雜誌社、科學大院、中國科普博覽和部分媒體報道）
