病毒不是源於武漢的海鮮市場？從分子演化學角度看2019新型冠狀病毒（武漢肺炎）的起源與傳播

2019 年底發源自武漢的傳染病正在迅速蔓延，所幸在這資訊流通的時代，取自多位病人的病原體被迅速遺傳定序，也有不少專家根據公開的遺傳序列展開分析，以分子演化學探討疾病的不同面向。

• 疫情瞬息萬變，本文訊息皆來自 2020 年 1 月 29 日之前。

此為2020年1月29日的疫情情況。source: 截圖自 gisanddata

武漢疫情的病毒誕生沒有多久，一開始就能人對人傳播

武漢疫情的元凶是一種冠狀病毒（coronavirus），此一家族的眾多親戚中，之前知道有兩種可以感染人類，就是都在本世紀造成過重大疫情的 SARS 和 MERS。SARS 的全名為 Severe acute respiratory syndrome，中文是「嚴重急性呼吸道症候群」，以症狀命名。MERS 全名為 Middle East respiratory syndrome，中文是「中東呼吸道症候群」，得名於發病地區。

source: Wikimedia

對於造成此次疫情的病毒，世界衛生組織（WHO）暫時使用的稱呼是 2019 novel coronavirus，簡稱 2019-nCoV，中文是「2019新型冠狀病毒」。我認為這名稱寫或唸起來相當拗口，也違反疾病命名的歷史常識，因此大眾媒體、社群網路以及不少專業人士仍然採用地名，稱呼其為「武漢病毒」、「武漢肺炎」，或是改編 SARS 的第一個字 Severe 為 Wuhan 變成 Wuhan acute respiratory syndrome，簡稱「WARS」——優點是「武漢急性呼吸道症候群」描述病徵可謂貼切，縮寫 WARS 還有戰爭的不安暗喻，又因為是縮寫，也不容易直接聯想到武漢。個人認為這個名號方便易讀，在此本文使用這個簡稱。

• 編按：關於病毒命名，有其他不一樣的看法與本篇作者相左，詳見：首批研究出爐！關於2019新型冠狀病毒我們目前知道什麼事？。

回到WARS 本身，它和其餘冠狀病毒一樣是單股 RNA 病毒，基因組全長為 3 萬多個鹼基。遺傳上它與 SARS 的序列相似度是 79.5%；已知最相似的親戚是取自蝙蝠的樣本，達到 96% 一致。¹

使用 5 個 WARS 基因組和親戚們建構的演化樹，可以看出 WARS 和蝙蝠的冠狀病毒最親近。圖／取自 ref 1

目前由不同病患體內獲得的 WARS 基因組，彼此間遺傳上的差異極小。由此推論，這批感染不同人體的病毒，皆可以追溯到非常近期的單一來源。

到底有多近期呢？斯克里普斯研究所（Scripps Research）的 Kristian Andersen 根據已經公佈的 27 個病毒基因組，上頭 32 個 RNA 位置的差異，估計它們的共同祖先可以追溯到 10 月 1 日左右。再考慮到第一位已知的感染者在 12 月 1 日發病，由此推論，WARS 或許在 11 月，甚至早在 10 月時已經開始感染人類，經過了一段時間才在 12 月初被注意到。^2,3

Kristian Andersen 根據 27 個 WARS 基因組建構的演化樹，大家都非常非常相似。圖／取自 ref 2

不同病患的病毒之間非常非常相似，Andersen 由此推論，這些病毒是先由動物感染人類以後，再以人對人傳染。一開始傳染給智人的帶原動物，可能只有一隻個體，或是攜帶同樣病毒的數隻個體；而直接受到動物感染的智人，可能只有一人，或是少數幾人。在初步傳染以後，就不再關動物的事，而是人對人的持續傳播。

Andersen 目前不打算正式發表上述分析，不過他基於分子演化學的推論符合已知線索，所以受到重視，被 Science 新聞訪問與引用。現在我們可以肯定，屢屢受到 WHO 稱讚的中國官方，直到 1 月初的公開說法都是錯誤的，很可能對防疫已經造成無可挽回的負面影響。

病毒起源大概不是武漢的海鮮市場

WARS 疫情爆發後，多數人相信中國官方的消息，認為疫情源頭位於武漢的華南海鮮批發市場（雖名為海鮮市場，不過似乎什麼都賣）。可是 1 月 24 日正式發表的論文指出，其分析的 41 位第一批確診病患中，竟然高達 13 人從頭到尾和市場沒有關係；最令人驚訝的莫過於，在 12 月 1 日發病的第一位已知感染者，竟然也和市場無關！⁴

關閉中的武漢海鮮市場，原本以為是起疫地點，結果可能不是。圖／取自 ref 3

武漢當局直到 1 月 10 幾日仍不斷強調：尚未證實病毒有人傳人的能力。若真是如此，那麼在 1 月 1 日封閉海鮮市場，追蹤市場的人流，或許有望能終結疫情。中國官方沒有指明 WARS 源頭是海鮮市場，卻多次表示大部分病患都與市場有關，缺乏病毒會人傳人的證據。然而，中國官方當時應該就有 41 位患者的病史，早就知道某些患者不是在市場內感染，還有其它未知的病源，中國官方卻隱瞞如此關鍵的訊息至少十幾天。

以演化樹和病史的推理之外，還有事後根據實際病例推論出的數字。 1 月 29 日發表的論文，分析武漢在 1 月 22 日之前確診的 425 位病患，估計病毒開始人對人傳播的時間，至少是 2019 年的 12 月中期。⁵

病毒只能由動物傳人，或是可以由人傳人，是截然不同的應對等級。

假如中國官方早點公佈，WHO 是否還會拒絕啟動國際公共衛生緊急事件（Procedures concerning public health emergencies of international concern，簡稱 PHEIC）呢？事實上，WHO 公開說明時大多採用中國單方面說詞，事後卻有些內容被證實不符合真相；本文作者認為 WHO 本身對局勢毫無判斷力，明顯失職，應當受到嚴厲譴責。

• 編按：WHO 在本文刊出隔日（1/31）正式宣佈將新型冠狀病毒疫情提升為國際公共衛生緊急事件，並強調這項決定並非批評中國對疫情的反應，而是旨在協助開發程度較低的國家，阻止病毒擴散到設施和經驗都不足的地區。
• 延伸閱讀：宣告國際公衛緊急事件有利有弊 歷來僅5次

由於世界衛生組織 WHO 一連串的處置失當，有人將它改名為武漢衛生組織表達不滿。

目前推測 WARS 並非起源於武漢的海鮮市場，或許是有人先在市場外，被動物或被其他人感染後，把 WARS 帶入市場，再傳染給市場內的其他人。可惜至今仍缺乏病毒哪兒來的線索。

2019新型冠狀病毒，有沒有經歷過遺傳重組？

WARS 的來歷目前仍然不清楚，也有不少陰謀論流傳。格拉斯哥大學的 David L Robertson 分析發現，將 WARS 基因組拆開成不同段落各自分析，至少有兩段差異較大；以同一基因組的不同段落建構演化樹，會得到不同的樹形關係。⁶

假如這番推論正確，亦即 WARS 經歷過遺傳重組（recombination，指遺傳物質片段斷裂，並且轉移位置的現象）。至少三種遺傳上略有差異的蝙蝠舊型冠狀病毒，之間交流遺傳物質以後，才產生所謂的 2019新型冠狀病毒。不過 Robertson 後來又改變看法，到底怎麼回事？

David L Robertson 將 WARS 基因組拆成不同部分，分別建構演化樹，發現有不同的遺傳來歷。圖／取自 ref 6

Robertson 一開始的分析指出，WARS 基因組上兩處明顯經歷過重組的片段，一段較長，位於整個基因組中央， 包含到病毒的 ORF1b 基因的兩側（上圖中 11655-20953 那段）；另一段較短，位於基因組前方的 ORF1a 基因之內（下圖中 1680-3014）。

由演化樹可以看出，WARS 基因組位於前方與後方的部分，皆和 2018 年發表，取自中國浙江的兩種品系 ZC45 與 ZXC21 關係最接近，在演化樹上被歸類為一群（左邊與右邊兩棵樹）。但是用基因組中央建構的演化樹（中間的樹），親緣關係卻明顯與兩側有別。這意謂 WARS 基因組的中央，和其他品系發生過一次遺傳重組。⁷

另一段重組片段相對很短，儘管這段序列也涵蓋於上圖的左邊那棵演化樹之內，卻由於太短而不至於影響整段序列的演化關係。然而倘若單獨拆開來，只用這一小段建構演化樹，如下圖所示，會發現它不只與 ZC45 和 ZXC21，還與另一取自浙江的品系 Longquan-140 被歸為同一群。由此推論，此處也曾經上演過遺傳重組事件。

David L Robertson 將 WARS 基因組拆成不同部分，分別建構演化樹，發現有不同的遺傳來歷。圖／取自 ref 6

由此看來，WARS 的基因組在演化過程中並非完全垂直繼承，同類之間至少發生過兩次遺傳重組，有不少成分算是水平轉移而來。Robertson 這番推論本身無誤，然而判斷各品系間的親戚關係，會受到已知資訊的影響。

在 Robertson 完成上述分析以後，中國團隊上傳尚未通過同儕審查的論文初稿，當中報告採樣自雲南，中菊頭蝠（Rhinolophus affinis）的品系 RaTG13。比起已知樣本，這種蝙蝠體內取得的冠狀病毒遺傳上和 WARS 更加相似。

Robertson 因此改變原本的看法，認為 WARS 既然有位雲南的最近親，那麼只看 WARS 此一品系的演化，似乎就不再需要考慮重組的角色；因為 WARS 和 RaTG13 分家以後，應該沒有再經歷過任何重組事件。這個案例告訴我們，科學證據與時俱進，即使根據已知資訊做出當下完全正確的推論，也可能由於更新資訊需要再修正。

WARS 遺傳上最近的親戚住在蝙蝠體內，它原本或許也是；不過傳染到智人的過程中，仍然可能牽涉至今未知的中間宿主。

順帶一提，前幾天有篇搶快出風頭的論文，指稱中間宿主是「蛇」，但是其切入問題的思維以及分析方法都完全錯誤。假如目的是討論疫情，那個研究完全沒有提到的價值。

假如真的對蛇蛇有興趣，中文可以看這邊的討論《WARS分子演化研究，沒有證據跟蛇有關係》。Andersen 則有進一步分析《nCoV-2019 codon usage and reservoir (not snakes v2)》，發現該論文從使用的資料來源就有問題，整個從頭到尾錯的非常離譜。

提及蛇的論文經過完整同儕審查，仍然錯得離譜。平時同儕審查就不保證論文內文無誤，在疫情蔓延，期刊處理與發表都搶快的當下，即使經過同儕審查，論文從標題、分析方法，到結論，也更可能出現各方面的問題。儘管是正式發表的論文，我們也不該照單全收，還是要保持判斷力。

WARS的感染方式與治癒希望

WARS 的親戚 SARS 感染智人時，有個基因 ACE2（全名 Angiotensin converting enzyme II）非常關鍵。對武漢病毒的初步測試指出，WARS 也是靠著 ACE2 感染人類細胞；有 ACE2 受器的體外細胞株會被感染，沒有的則不會被感染。

好消息是，假如 SARS 和武漢病毒的進攻細胞的機制類似，之前研發針對 SARS 的藥物，有機會直接應用到新的病毒。除此之外，各路專家也正在賣力研發不同原理的治療方式，與不斷擴大的疫情賽跑。^{8, 9}

劃重點：

• • 隨便啦大家開心就好的肺炎同義字：2019-nCoV、2019新型冠狀病毒、武漢肺炎、武漢病毒、WARS⋯⋯
  • WARS 為冠狀病毒，是 SARS 的親戚，原本應該住在蝙蝠體內
  • 已知遺傳上最近的親戚住在雲南
  • 人類病源來自未知的單一起源，距今可能不到四個月，一開始就能人傳人
  • 武漢的華南海鮮市場不是起源地
  • 感染人類的方式與 SARS 類似，或許有助於尋找治療方法

參考文獻

• 1. Discovery of a novel coronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in humans and its potential bat origin
  2. Clock and TMRCA based on 27 genomes
  3. Wuhan seafood market may not be source of novel virus spreading globally
  4. Huang, C., Wang, Y., Li, X., Ren, L., Zhao, J., Hu, Y., … & Cheng, Z. (2020). Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. The Lancet.
  5. Early Transmission Dynamics in Wuhan, China, of Novel Coronavirus–Infected Pneumonia
  6. nCoV’s relationship to bat coronaviruses & recombination signals (no snakes) – no evidence the 2019-nCoV lineage is recombinant
  7. Hu, D., Zhu, C., Ai, L., He, T., Wang, Y., Ye, F., … & Zhu, J. (2018). Genomic characterization and infectivity of a novel SARS-like coronavirus in Chinese bats. Emerging microbes & infections, 7(1), 1-10.
  8.  Scientists are moving at record speed to create new coronavirus vaccines—but they may come too late
  9. Can an anti-HIV combination or other existing drugs outwit the new coronavirus?

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。

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