追蹤病毒演化,他們用科學說話

張蓋倫

2020年06月03日08:38  來源:科技日報
 
原標題:追蹤病毒演化,他們用科學說話

  “你們放下手頭的所有工作,全力做這件事。”1月31日,大年初七,陸劍把自己的兩位博士生拉入了一個小群。

  他給學生布置了一個任務——根據數據庫中的公開基因組序列,研究新型冠狀病毒。

  那時,陸劍也未預料到新冠肺炎疫情會持續這麼久,影響這麼多人。他的想法非常簡單——給暫時無法返校的學生找點事做,讓他們學些新東西。

  陸劍是北京大學生命科學學院及蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室研究員,主要研究領域是進化生物學。根據疫情防控要求,學生目前還無法返校。5月底,陸劍帶著科技日報記者走過一間間空蕩蕩的實驗室,笑著說:“還有些不習慣。”

  “這個地方太不同尋常了”

  1月末,對新冠病毒的研究如雨后春筍。1月30日,《自然》的一篇文章顯示,已經有54篇與新冠病毒相關的英文論文發表。

  陸劍記得,2003年他在美國芝加哥大學攻讀博士時,導師吳仲義先生與趙國屏先生及國內其他專家合作,完成了SARS的基因組演化研究。那時,陸劍並沒有直接參與這項工作,但也被演化生物學與基因組結合所表現出的強大力量震撼。面對此次新冠肺炎疫情,陸劍想,或許自己能做些基因組演化工作,“這是我們的老本行”。

  陸劍也把它當成一次實戰教學,學生回不來,但學習要繼續。

  病毒基因組演化的樣貌漸漸展現。這是一種單鏈RNA病毒,基因組為近3萬個核苷酸,編碼12個基因,編碼區佔基因組的近98%。

  研究開始后不久,他們就抓住了第一個不尋常之處。

  那時,能夠分析的數據不多。即使一邊做一邊補充更新的數據,他們也隻能分析103個病毒的基因組數據。

  但就是根據這103個序列,在參考基因組的第8782和第28144位,課題組看到了“打包出現”的突變——這似乎是兩個高度連鎖的突變位點。

  一般基因的突變都是單個隨機出現,但這裡的突變有所不同——“有你必有我”。“當時並不知道這個發現會有多大的意義,我只是覺得它太不尋常了。”

  陸劍用投屏的方式向記者演示他的發現:“你看,新冠病毒基因組存在兩個非常明顯的譜系。”

  課題組把兩個譜系稱為“L”和“S”,它們因基因組28144位突變對應的氨基酸分別是亮氨酸(L)和絲氨酸(S)得名。在103個樣品中,72個為L譜系,29個為S譜系。

  譜系之間分得如此清晰,也意味著這種分化在病毒演化早期就已經產生。那麼,究竟哪一個譜系更為古老?

  在這裡,陸劍課題組也引入了做演化分析常用的一種手段——外群分析。他們用更為古老的病毒作為參考系后發現,在樣本中佔據更大比例的L譜系其實是“后來居上”,它實際上比S譜系更年輕。

  學生:幾個月隻出過一次家門

  “疫情就擺在那。”這是在交流中課題組博士生吳長城常說的一句話。疫情是“命令”,是責任,也是壓力。

  對學生來說,和新冠病毒的這次交手,確實是一次頗具挑戰的學習過程。他們必須快速掌握此前並不熟悉的軟件和分析工具,來到這個熱門又陌生的領域。在短暫摸索之后,找到自己的位置,安營扎寨,埋頭深挖下去。

  “有消息就回,有活就干。”吳長城這樣形容他們的工作狀態。有一次,大家合作在微信群裡改論文,一口氣從頭一天傍晚6時改到了第二天凌晨5時。

  他們都覺得時間緊迫。

  讀博士三年級的課題組學生唐小鹿,從寒假到現在,就出過一次家門。

  家長和孩子必要的溝通,是在飯點。團隊成員經常開語音討論會,唐小鹿能聽到手機那頭的叔叔阿姨在催著——“吃飯了!”她的戰友們會短暫停頓一下,喊回去:“等一會兒!等一會兒!”

  “唐小鹿,吳長城,姚欣敏,吳鑫凱……這些學生責任感很強,確實是比較‘玩命’地在做研究。”陸劍把他們挨個夸了一遍。

  其實,在學生們看來,陸老師也是一個似乎不用休息的“狠角色”。“他經常夜裡一兩點還在群裡發消息,早上再一看,老師又出現了。”唐小鹿說。

  會繼續用科學說話

  3月3日,《國家科學評論》(National Science Review)在線發布了陸劍和中科院上海巴斯德研究所崔杰課題組合寫的論文《SARS-CoV-2的起源與持續進化》。其中最引人注意的,就是新冠病毒的譜系劃分。

  對陸劍來說,后面發生的事情,才是被他稱作“最困難”的部分——關注的人太多,誤讀太多,爭議也接踵而來。

  論文結論被加上延伸解讀,出現在了微博熱搜﹔陸劍的郵箱裡,收到了來自世界各地普通人的問詢郵件。他們問陸劍,病毒變異了嗎?會不會影響疫苗效力?

  其實,RNA病毒產生變異很正常,但這些變異如何影響病毒的功能,還需要進一步研究。

  “我完全沒想到會有這麼多人關注!”陸劍感嘆,“這是壓力,也是鞭策。”

  論文上線后,有國外研究者在網站上質疑病毒的分型可靠性。陸劍向質疑者詳細解釋了研究方法和結論。

  陸劍課題組論文發表約一個月后,國外也有團隊報道了病毒的分型。實際上,那篇文章對病毒的分型與陸劍課題組的基本一致。

  現在,公開數據庫中已經有了33000多條病毒基因組序列,超過99.5%病毒基因組依然可以清晰地分為L或S譜系。也就是說,當初團隊根據103條基因組序列得出的結論,完全經得起推敲,也進一步得到了驗証。

  現在,課題組依然在連軸轉。他們和合作者一起細分了兩種譜系的亞譜系,繪制了新冠病毒亞譜系的世界分布圖,也在病毒不同譜系致病性上得出了一些初步結論。

  “新冠病毒是全人類共同的敵人,能盡一份力,也是一種貢獻。”陸劍想感謝很多人:武漢大學相關團隊,中科院昆明動物所呂雪梅研究員等同行,還有張亞平院士和吳仲義教授等資深科學家的組織和指導……在這些人身上,他看到了強烈的社會責任感和忘我的科研精神。陸劍反復強調,團隊的基因組分析工作是建立在我國和世界各地奮斗在一線的醫務人員及科研人員共同努力的成果之上的。“我們會用這些寶貴的數據,繼續探索病毒的演化規律,純粹用科學說話。”

(責編:楊虞波羅、呂騫)