COVID 實驗室洩漏假說:科學家們知道什麼,不知道什麼

對 SARS-CoV-2 從中國實驗室洩漏的論點的考察以及它們背後的科學依據

A security guard on watch in the mist.

一名保安人員在武漢病毒研究所外看守。

關於 SARS-CoV-2 冠狀病毒源於實驗室的想法的辯論在過去幾周有所升級,這與年度世界衛生大會同時發生,在大會上,世界衛生組織 (WHO) 和來自近 200 個國家的官員討論了 COVID-19 大流行。在去年的大會之後,世衛組織同意贊助對大流行起源的第一階段調查,該調查於 2021 年初在中國進行

大多數科學家表示,SARS-CoV-2 可能具有自然起源,並從動物傳播給人類。然而,實驗室洩漏尚未排除,許多人呼籲對病毒源於武漢病毒研究所 (WIV) 的假設進行更深入的調查,該研究所位於首次報告 COVID-19 病例的中國城市。 5 月 26 日,美國總統喬·拜登責成美國情報界加入尋找 SARS-CoV-2 起源的努力,無論其起源如何,並在 90 天內彙報。

澳大利亞、歐盟和日本也呼籲對 SARS-CoV-2 在中國的起源進行強有力的調查。世衛組織尚未透露其調查的下一階段。但中國已要求調查也檢查其他國家。這種沉默寡言,以及中國過去隱瞞資訊的事實,助長了對“實驗室洩漏”的懷疑。例如,據高級別報告稱,中國政府官員在 COVID-19 大流行開始時以及 2002-04 年嚴重急性呼吸綜合徵 (SARS) 流行期間壓制了關鍵的公共衛生資料。


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在大會上,世衛組織衛生突發事件主任邁克·瑞安呼籲減少對起源調查呼籲的政治化,這些呼籲在許多方面已演變成指責。“在過去幾天裡,我們看到媒體上越來越多的討論,但實際新聞、證據或新材料卻少得可憐,”瑞安說。“這令人不安。”

自然 雜誌著眼於支援實驗室洩漏的關鍵論點,以及研究在多大程度上找到了答案。

目前還沒有任何實驗室洩漏的實質性證據。為什麼科學家仍在考慮它?

科學家沒有足夠的關於 SARS-CoV-2 起源的證據來排除實驗室洩漏假說,或證明另一種選擇——病毒具有自然起源。許多傳染病研究人員都認為,最可能的情況是病毒自然進化並從蝙蝠直接傳播給人類,或者透過中間動物傳播。大多數新出現的傳染病都始於自然的溢位,正如在艾滋病毒、流感流行、埃博拉疫情以及導致 2002 年開始的 SARS 疫情和 2012 年開始的中東呼吸綜合徵 (MERS) 疫情的冠狀病毒中所見。

研究人員有一些線索支援自然起源。已知蝙蝠是冠狀病毒的攜帶者,科學家們已經確定 SARS-CoV-2 的基因組與 RATG13 的基因組最相似,RATG13 是一種冠狀病毒,於 2013 年首次在中國南方雲南省的馬蹄蝠(Rhinolophus affinis)中發現。但 RATG13 的基因組僅與 SARS-CoV-2 的基因組有 96% 的相同性,這表明病毒的更近親屬——傳播給人類的病毒——仍然未知。

儘管如此,SARS-CoV-2 從實驗室洩漏的可能性仍然存在。儘管實驗室洩漏從未引起流行病,但它們已導致涉及有據可查的病毒的小規模爆發。一個相關的例子發生在 2004 年,當時兩名研究人員在北京一家研究該疾病的病毒學實驗室中獨立感染了導致 SARS 的病毒。他們將感染傳播給另外七人,然後疫情得到控制。

實驗室洩漏的關鍵論點是什麼?

理論上,COVID-19 可能來自實驗室的幾種方式。研究人員可能從動物身上採集了 SARS-CoV-2,並將其儲存在實驗室中進行研究,或者他們可能透過工程改造冠狀病毒基因組創造了它。在這些情景中,實驗室中的一個人可能意外地或故意地感染了病毒,然後將其傳播給他人——引發了大流行。目前沒有明確的證據支援這些情景,但它們並非不可能。

人們提出了許多關於 SARS-CoV-2 實驗室起源的論點,這些論點目前都是推測。

一種觀點認為,在大流行爆發將近一年半之後,SARS-CoV-2 最親近的親屬仍然沒有在動物身上被發現,這很可疑。另一種觀點認為,COVID-19 最初在武漢被發現並非巧合,武漢是研究冠狀病毒的頂級實驗室——武漢病毒研究所所在地。

一些實驗室洩漏的支持者認為,該病毒包含不尋常的特徵和遺傳序列,表明它是人為改造的。有些人說,SARS-CoV-2 在人與人之間傳播如此容易,這一定是人為製造的。另一種論點認為,SARS-CoV-2 可能源於一個廢棄礦井中發現的冠狀病毒,武漢病毒研究所的研究人員在 2012 年至 2015 年間從該礦井的蝙蝠身上採集了樣本。

那麼,傳染病研究人員和進化生物學家對這些論點怎麼說呢?

沒有動物被確定為將病毒傳播給人類,這是否可疑?

疫情起源調查通常需要數年時間,有些罪魁禍首仍然未知。 SARS 疫情的起源花了 14 年才確定,該疫情始於蝙蝠中的一種病毒,該病毒傳播給人類,很可能是透過果子狸傳播的。迄今為止,在 2013 年至 2016 年間爆發全球最大規模疫情的地區,從未從動物身上分離出完整的埃博拉病毒。

起源調查很複雜,因為在非特定病毒主要宿主的動物(例如 SARS 病例中的果子狸)中爆發的疫情通常是零星的。研究人員必須在正確的動物死亡或清除感染之前找到它。而且,即使動物檢測呈陽性,在唾液、糞便或血液中發現的病毒通常也會降解,從而難以對病原體的整個基因組進行測序。

然而,自從大流行開始以來,科學家們取得了一些進展。例如,5 月 27 日釋出在預印本伺服器 bioRxiv 上的一份報告表明,在中國南方蝙蝠中發現的一種冠狀病毒 RmYN02 可能比 RATG13 與 SARS-CoV-2 的親緣關係更近。

至於尋找中間宿主動物,中國研究人員已經測試了超過 80,000 只野生和家養動物;沒有一隻對 SARS-CoV-2 呈陽性。但這個數字僅佔該國動物總數的一小部分。研究人員表示,為了縮小搜尋範圍,需要進行更具戰略意義的測試,以分離出最容易感染的動物以及與人密切接觸的動物。他們還建議使用抗體測試來識別以前感染過該病毒的動物。

武漢病毒研究所位於武漢是否可疑?

美國國立衛生研究院洛基山實驗室病毒學家文森特·芒斯特表示,病毒學實驗室傾向於專注於他們周圍的病毒。武漢病毒研究所專注於冠狀病毒,因為在中國及其周邊地區發現了許多冠狀病毒。芒斯特列舉了其他專注於地方性病毒疾病的實驗室:亞洲的流感實驗室、非洲的出血熱實驗室和拉丁美洲的登革熱實驗室等。“十分之九的情況下,當出現新的疫情時,你會發現附近有一個實驗室正在研究這類病毒,”芒斯特說。

研究人員指出,武漢爆發冠狀病毒疫情並不奇怪,因為武漢是一個擁有 1100 萬人口的城市,位於更廣泛的冠狀病毒發現區域。它包含機場、火車站和市場,出售從該地區各地運輸而來的商品和野生動物——這意味著病毒可以進入城市並迅速傳播。

該病毒是否具有表明它是在實驗室中製造的特徵?

幾位研究人員研究了 SARS-CoV-2 的特徵是否表明它是生物工程改造的。最早進行這項研究的團隊之一,由加利福尼亞州拉霍亞斯克裡普斯研究所的病毒學家克里斯蒂安·安德森領導,確定這“不太可能”,原因有幾個,包括缺乏基因操作的特徵。從那時起,其他人詢問病毒的弗林蛋白酶切割位點——一種幫助病毒進入細胞的特徵——是否是工程改造的證據,因為 SARS-CoV-2 具有這些位點,但其最親近的親屬卻沒有。弗林蛋白酶切割位點很重要,因為它位於病毒的刺突蛋白中,並且在該位點切割蛋白質對於病毒感染細胞是必要的。

但是,許多其他冠狀病毒也具有弗林蛋白酶切割位點,例如引起普通感冒的冠狀病毒。猶他大學鹽湖城分校的病毒學家斯蒂芬·戈爾茨坦說,由於含有該位點的病毒散佈在整個冠狀病毒家族樹中,而不是侷限於一組親緣關係密切的病毒,因此該位點可能是多次進化的,因為它提供了進化優勢。趨同進化——非近親關係的生物體因適應相似環境而獨立進化出相似特徵的過程——非常普遍。

SARS-CoV-2 的另一個引起關注的特徵是構成弗林蛋白酶切割位點片段基礎的核苷酸組合:CGG(這些核苷酸編碼氨基酸精氨酸)。一篇 Medium 文章推測 SARS-CoV-2 的實驗室起源,引用了諾貝爾獎獲得者、加州理工學院帕薩迪納分校榮譽退休教授大衛·巴爾的摩的話,稱病毒通常沒有精氨酸的特定密碼,但人類經常有——“確鑿的證據”,暗示研究人員可能篡改了 SARS-CoV-2 的基因組。

然而,安德森說,巴爾的摩關於那個細節的說法是不正確的。在 SARS-CoV-2 中,大約 3% 的核苷酸編碼精氨酸是 CGG,他說。他指出,在引起原始 SARS 疫情的病毒中,大約 5% 的編碼精氨酸的核苷酸也是 CGG。《自然》雜誌在給巴爾的摩的一封電子郵件中說,安德森可能是正確的,即進化產生了 SARS-CoV-2,但他補充說,“還有其他可能性,它們需要仔細考慮,這正是我想表達的全部意思”。

SARS-CoV-2 一定是經過工程改造的,因為它非常適合引起大流行,這是真的嗎?

許多科學家說不是。僅僅因為病毒在人群中傳播,並不意味著它是被設計成這樣做的。它也在水貂中大量繁殖,並感染了許多食肉哺乳動物。而且,在去年的大部分時間裡,它在人群中的傳播性並不是最優的。相反,新的、更有效的變種已經在世界各地進化出來。舉一個例子,最初在印度報告的 SARS-CoV-2 高度傳播變種(B.1.617.2,或 Delta)在其編碼弗林蛋白酶切割位點的核苷酸中發生了突變,這似乎使該病毒更擅長感染細胞。

“這不是某種經過高度適應的病原體,”加州大學聖地亞哥分校的分子流行病學家喬爾·韋特海姆說。

研究人員是否從礦井中採集了 SARS-CoV-2?

武漢病毒研究所的研究人員在 2012 年至 2015 年間從棲息在礦井中的蝙蝠身上採集了數百個樣本,此前有多名在那裡工作的礦工患上了一種不明呼吸道疾病。(去年,研究人員報告說,從礦工身上採集的血液樣本對 SARS-CoV-2 抗體呈陰性,這意味著這種疾病可能不是 COVID-19。)回到實驗室,武漢病毒研究所的研究人員在蝙蝠樣本中檢測到近 300 種冠狀病毒,但他們能夠獲得不到十幾個的完整或部分基因組序列,並且報告的那些序列中沒有一個是 SARS-CoV-2。在今年早些時候世衛組織領導的起源調查期間,武漢病毒研究所的研究人員告訴調查人員,他們在實驗室中僅培養了三種冠狀病毒,並且沒有一種與 SARS-CoV-2 密切相關。

儘管調查人員沒有翻閱武漢病毒研究所的冰櫃來確認這一資訊,但基因組和培養物的數量之少並沒有讓病毒學家感到驚訝。芒斯特說,從蝙蝠樣本中提取完整的冠狀病毒極其困難。動物體內的病毒水平往往很低,而且病毒在糞便、唾液和血滴中經常會降解。此外,當研究人員想要研究或基因改造病毒時,他們需要透過找到合適的活體動物細胞供病毒在實驗室中寄生來保持它們(或它們的合成模擬物)的存活,這可能是一個挑戰。

因此,科學家們指出,為了讓 SARS-CoV-2 來自中國的這個礦井,武漢病毒研究所的研究人員必須克服一些嚴重的技術挑戰——而且他們會在多年來保守秘密,並誤導世衛組織領導的特派團的調查人員。沒有證據表明這一點,但這不能排除。

實驗室洩漏調查的下一步是什麼?

拜登要求美國情報界在 90 天內向他彙報。《華爾街日報》報道稱,也許這項調查將揭示美國情報部門未公開的情報,表明武漢病毒研究所的三名工作人員在 2019 年 11 月,即中國報告首例 COVID-19 病例之前就已生病。該文章聲稱,美國官員對該情報的質量持有不同意見。武漢病毒研究所的研究人員堅持認為,該研究所的工作人員在 2020 年 1 月之前對錶明 SARS-CoV-2 感染的抗體檢測呈陰性。

上週,拜登的首席醫療顧問安東尼·福奇要求中國官員公佈武漢病毒研究所工作人員的醫院記錄。其他人要求提供武漢病毒研究所工作人員的血液樣本,並要求查閱武漢病毒研究所的蝙蝠和病毒樣本、實驗室筆記本和硬碟驅動器。但尚不清楚這些要求會產生什麼結果,因為中國尚未同意對實驗室進行全面調查的要求。中華人民共和國外交部發言人趙立堅表示,美國實驗室應該接受調查,美國有些人“不關心事實或真相,對嚴肅的、基於科學的起源研究毫無興趣”。

隨著拜登的調查開始,世衛組織考慮其起源研究的下一階段,大流行病專家們正在為漫長的道路做好準備。“我們想要一個答案,”加拿大溫尼伯馬尼托巴大學的病毒學家傑森·金德拉丘克說。“但我們可能不得不隨著幾周、幾個月和幾年向前推進,不斷地將點滴證據拼湊起來。”

本文經許可轉載,並於 2021 年 6 月 8 日首次發表

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