全球動物貿易不僅是經濟發展的重要推動力，也在無形中成為病毒跨物種傳播的溫床。數以億計的動物被運輸和交易，它們的活動范圍和接觸頻率為病原體提供了豐富的傳播機會。

作為《Cell》雜志 50 周年紀念的一部分，本期Cell雜志特別報道了微生物世界和微生物學領域的發展。在本期的綜述中，Eren 和 Banfield 討論了現代微生物學的發展，從分子生物學家到計算機科學家、統計學家、建模者和化學家，大家齊聚一堂，通過多種研究尺度來了解我們的微生物星球。

封面圖片向為當代微生物學做出貢獻的眾多學科以及過去 50 年的深入研究和發現致敬。

Cell雜志50周年專刊——新冠病毒跨種傳播的真相

在新冠疫情爆發之際，科學家們迅速將其源頭追溯至華南海鮮批發市場。這個市場匯集了來自各地的海鮮和野生動物，成為一個熙熙攘攘的交易中心，吸引了成千上萬的買家和賣家。然而，市場的繁華背后卻隱藏著潛在的風險。動物在狹小的空間內聚集，容易產生交叉感染，為病毒的變異和傳播提供了理想環境。

為了揭開這一神秘面紗，2024年9月19日，Cell期刊在線發表了題為“Genetic tracing of market wildlife and viruses at the epicenter of the COVID-19 pandemic”的文章，該研究對2020年初在華南市場收集的環境樣本進行了深入分析，利用qPCR技術和高通量測序方法，揭示了環境中潛在的病原體。

研究表明，與市場相關的嚴重急性呼吸綜合癥冠狀病毒2型（SARS-CoV-2）基因多樣性與市場的出現一致，并發現市場內外的野生動物攤位附近SARS-CoV-2陽性率增加。

作者在所有來自該攤位的SARS-CoV-2陽性樣本中識別出野生動物DNA，包括被認為是可能中間宿主的動物，如果子貍、竹鼠和貍貓。作者還檢測到感染貍貓、果子貍和竹鼠的動物病毒。

許多早期新冠病例與武漢的華南海鮮批發市場有關。2019年12月的分析顯示，174名病例中有32%與市場相關，且未直接聯系的病例也住在市場附近。此外，市場周邊報告了過量肺炎死亡病例，血清調查顯示感染率更高。對SARS-CoV-2的研究表明，在2019年12月10日之前幾乎沒有人類感染病例。最近共同祖先的估計時間為2019年11月底至12月初，流行病規模分析顯示2019年12月1日的感染人數在1到83之間，住院人數為0到2，且沒有大規模社區傳播的證據。

華南市場是武漢最大的野生動物交易場所之一，許多攤販非法銷售活體動物。2020年初，環境樣本分析顯示市場中有潛在的動物病毒，并識別了多個哺乳動物物種。作者的研究結合了早期SARS-CoV-2序列，確認了該病毒在市場的出現，并為大流行初期華南市場的動物及其病毒提供了遺傳特征圖景。

研究流程圖

1.與華南市場相關的SARS-CoV-2遺傳多樣性與市場出現一致

如果華南市場是COVID-19大流行的源頭，那么市場相關病毒基因型的共同祖先應與大流行的共同祖先相同。為驗證這一假設，作者分析了華南市場的SARS-CoV-2環境樣本，結果顯示市場相關基因組的最近共同祖先（MRCA）與大流行的MRCA相等。

圖1. 早期病例SARS-CoV-2與華南市場病毒序列的系統發育分析

從2020年1月1日收集的環境樣本中恢復了四個完整的SARS-CoV-2基因組，分別為A20（A譜系）和B5、F13、F54（B譜系）。分析表明，A20樣本有兩個額外的替代位點。盡管A20的病毒釋放時間不確定，WHO曾提到該樣本來自12月15日之前的懷疑病例。通過貝葉斯進化分析，作者比較了市場內采樣的SARS-CoV-2與早期病例的全球遺傳多樣性，推斷出SARS-CoV-2大流行的共同祖先。結果表明，與華南市場相關的SARS-CoV-2的MRCA與整個大流行的MRCA相同，支持SARS-CoV-2最初在人群中出現在華南市場的假設。

2.華南市場野生動物攤位內及附近SARS-CoV-2陽性率上升

華南市場在2020年初多次取樣，目的是調查與人類病例相關的攤位。1月1日，市場進行了廣泛采樣，共測試515個樣本，其中27個為SARS-CoV-2陽性，并分享了25個陽性樣本的測序結果。1月12日，從7個野生動物攤位中每個攤位取10個樣本，其中3個為陽性。

圖2. 華南市場SARS-CoV-2的空間分布及野生動物攤位A中SARS-CoV-2陽性樣本的動物DNA/RNA

為了確定SARS-CoV-2陽性是否與特定攤位相關，研究者進行了空間相對風險分析，發現市場西南部分的陽性率較高。其中，野生動物攤位A的陽性率達到30%。進一步的樣本采集表明，該攤位及其周邊區域的SARS-CoV-2 RNA存在。后續采樣中，攤位A前的排水系統也多次檢測到陽性信號，進一步支持其作為SARS-CoV-2熱點的地位。攤位B也多次檢測為陽性，但整體陽性率低于攤位A。其他與已知人類病例相關的攤位樣本顯示，可能反映了人類在市場內的病毒排放。隨著市場關閉后時間的推移，SARS-CoV-2的病毒豐度明顯下降，表明環境中病毒RNA在逐漸衰減。

3.在一個野生動物攤位的5個SARS-COV-2陽性樣本中檢測到的哺乳動物野生物種

環境樣本中的病毒RNA可能包含哺乳動物宿主的基因證據。作者開發了一種宏基因組分析流程，以量化環境樣本中動物線粒體DNA（mtDNA）的豐度。來自野生動物攤位A的五個SARS-CoV-2陽性樣本中檢測到貍貓、毛竹鼠、狗和歐洲兔的mtDNA，且攤位A被確認為SARS-CoV-2熱點。

后續排水系統樣本也顯示陽性信號，但攤位B的陽性率低于攤位A。環境樣本中人類mtDNA豐度并不高。作者確認了在華南市場存在的18種動物中11種的基因特征。

圖3. 華南市場動物DNA/RNA的空間分布

先前研究表明，SARS-CoV-2與野生動物豐度呈負相關。作者的分析顯示，人與SARS-CoV-2 RNA之間沒有顯著相關性，但馬來豪豬和喜馬拉雅土撥鼠的豐度與SARS-CoV-2存在顯著相關性。總的來說，宏基因組數據受多種因素影響，簡單相關分析可能無法準確反映市場內特定物種是否感染SARS-CoV-2。

4.野生動物攤位和SARS-COV-2陽性樣本含有與動物貿易有關的其他哺乳動物病毒

華南市場中動物病毒的存在證明了2019年底動物感染的可能性。通過測序，作者識別出多種哺乳動物病毒，包括人冠狀病毒229E和呼吸道合胞病毒B亞群，以及與野生動物相關的病毒如貍貓腺病毒和毛竹鼠冠狀病毒。系統發育分析顯示，這些病毒與特定宿主物種的已知病毒最為相近，表明病毒具有可預測的宿主特異性。

圖4. 華南市場的動物病毒

此外，還檢測到H9N2流感病毒的多個基因片段，且與2018年廣東的病毒相似。這些結果支持華南市場是活體動物的交易場所，并表明潛在的 zoonotic 病毒傳播風險。

5.華南市場SARS-CoV-2潛在中間宿主物種線粒體基因型的重建

華南市場的動物種群中基因型差異有助于識別亞種和地理來源。作者重建了多種哺乳動物的線粒體基因組，獲得了七種野生動物的33個線粒體單倍型，這些基因組大部分超過50%完整度。通過分析貍貓的線粒體基因型，作者發現其在華南市場的種群與其他市場的種群基因不同。

圖5. 華南市場SARS-CoV-2潛在中間宿主物種的線粒體系統發育

貍貓在中國的分布范圍廣泛，分為四個亞種。與湖北和越南的已知基因組相比，華南市場的貍貓樣本缺乏北方亞種的特征，這表明這些貍貓可能源自中國中部或南部，且可能與病毒傳播鏈相關。這些結果暗示，華南市場的貍貓可能并非來自北方毛皮農場或市場，而是來自于南方的野生種群，可能在病毒溢出后進入武漢。

總結

大量流行病學證據表明，華南市場是COVID-19疫情最可能的起源地。作者的研究提供了市場上潛在中間宿主物種的宏基因組證據，并分析了進一步支持這一假設的系統發育證據。雖然尚不清楚SARS-CoV-2的潛在中間宿主，但作者的分析識別了市場中存在的多種哺乳動物物種，包括已知對病毒易感的貍貓、遮面果貍、毛竹鼠和馬來刺猬。

貍貓是市場中檢測到的最豐富的物種，且已知可感染并傳播SARS-CoV-2。環境樣本中檢測到的其他動物如黃鼠狼和狐貍雖與易感物種相關，但在陽性樣本中稀少。市場內的動物設備和周圍排水系統均檢測到SARS-CoV-2，表明這些動物可能是病毒的傳播源。

雖然有人提出病毒可能由人類引入市場，但基于基因組分析，SARS-CoV-2最可能是在市場內或其供應鏈中首次出現。病毒的RNA在市場中檢測到，可能反映出早期感染者的存在。建議針對華南地區的貍貓及其他哺乳動物進行針對性基因和血清樣本采集，以進一步揭示動物貿易網絡與SARS-CoV-2出現的關系。

原文鏈接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00901-2

主編微信

注：添加微信請備注昵稱+單位+研究

生命科學綜合交流QQ群:681341860