重磅!關(guān)于新冠病毒起源,22位科學(xué)家聯(lián)名撰寫觀點(diǎn)文章(全文)

7月16日,由21位中國(guó)科學(xué)家和1位在中國(guó)工作的英國(guó)學(xué)者聯(lián)名撰寫的關(guān)于新型冠狀病毒起源的觀點(diǎn)文章"On the origin of SARS-CoV-2—The blind watchmaker argument"在線發(fā)表于SCIENCE CHINA Life Sciences(《中國(guó)科學(xué):生命科學(xué)》英文版)。文章運(yùn)用“盲眼鐘表匠”理論有力論證了為何新冠病毒只可能來源于自然,而不可能人為制造。

 

重磅!關(guān)于新冠病毒起源,22位科學(xué)家聯(lián)名撰寫觀點(diǎn)文章(全文)

 

達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)了一個(gè)盲目的、無意識(shí)的、自動(dòng)的過程:所有生物的存在與看似有目的的構(gòu)造,都可以用一個(gè)過程解釋,這就是自然選擇(natural selection)。自然選擇沒有目的,也沒有“心眼(mind’s eye)”。它不為未來打算,也沒有先見之明。如果自然選擇就是自然界的鐘表匠,那它一定是個(gè)盲眼的鐘表匠。

 

—— [英] 理查德·道金斯《盲眼鐘表匠》

 

文章作者

 

吳仲義  [中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

文海軍  [中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

陸劍  [北京大學(xué)生命科學(xué)系生物信息學(xué)中心蛋白質(zhì)與植物基因研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

蘇曉東  [北京大學(xué)生命科學(xué)系生物信息學(xué)中心蛋白質(zhì)與植物基因研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

愛麗絲·休斯  [中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園綜合保護(hù)中心景觀生態(tài)小組]

 

翟巍巍  [中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所進(jìn)化與系統(tǒng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

陳晨  [首都醫(yī)科大學(xué)北京世紀(jì)壇醫(yī)院生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新中心]

 

陳華  [中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所(國(guó)家生物信息中心)]

 

李明錕  [中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所(國(guó)家生物信息中心)]

 

宋述慧  [中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所(國(guó)家生物信息中心)]

 

錢朝暉  [中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)研究所]

 

王奇慧  [中國(guó)科學(xué)院微生物所病原微生物與免疫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

陳冰潔  [中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

郭子驍  [中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

阮永森  [中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

呂雪梅  [中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所遺傳資源與進(jìn)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

魏輔文  [中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所動(dòng)物生態(tài)與保護(hù)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

金力  [復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院人類遺傳學(xué)與人類學(xué)現(xiàn)代人類學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

康樂  [中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所農(nóng)業(yè)蟲害鼠害綜合治理研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

薛勇彪  [中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所(國(guó)家生物信息中心)]

 

趙國(guó)屏  [中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

張亞平  [中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所遺傳資源與進(jìn)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室]

 

全文翻譯如下

 

與2003年的SARS-CoV相比,SARS-CoV-2(新冠病毒)不僅在人群中具有極高的適應(yīng)性,也勢(shì)必已經(jīng)具有了更廣泛的從動(dòng)物宿主向人類宿主的適應(yīng)性轉(zhuǎn)變。根據(jù)“盲眼鐘表匠”的論點(diǎn),該適應(yīng)性轉(zhuǎn)變僅可能在當(dāng)前疫情開始之前,并在一步步自然選擇的驅(qū)動(dòng)下才會(huì)發(fā)生?;谶@一理論,SARS-CoV-2不可能在大城市的動(dòng)物市場(chǎng)里進(jìn)化出來,更不可能產(chǎn)生于實(shí)驗(yàn)室。關(guān)于SARS-CoV-2起源的討論需要考慮長(zhǎng)期的適應(yīng)性轉(zhuǎn)變過程,相關(guān)的科學(xué)模型已經(jīng)推演并論述了這一過程。

 

近期,無論是學(xué)術(shù)界還是非學(xué)術(shù)界,均有很多關(guān)于繼續(xù)調(diào)查SARS-CoV-2的起源的呼聲,例如,近期《科學(xué)》雜志就曾對(duì)此發(fā)出過一篇簡(jiǎn)報(bào)(Bloom et al., 2021)。本文旨在嚴(yán)格基于科學(xué)原則,對(duì)SARS-CoV-2的生物學(xué)起源做出評(píng)述,不針對(duì)任何特定的非科學(xué)視角的觀點(diǎn)。

 

基于所謂非預(yù)期的基因組特征,有一些學(xué)者提出SARS-CoV-2不可能在自然界中進(jìn)化出來(Sallard et al., 2021; Segreto and Deigin, 2020)。然而SARS-CoV-2基因組進(jìn)化到其目前的狀態(tài),實(shí)際上并不違背已知的自然規(guī)律,關(guān)于SARS-CoV-2非自然起源的說法毫無實(shí)際意義。除非能找到帶有明顯人工設(shè)計(jì)特征的毒株(如目前追蹤細(xì)胞譜系時(shí)常用的條形碼),否則當(dāng)務(wù)之急和更有成效的做法,應(yīng)該是專注于探究與SARS-CoV-2起源有關(guān)的自然過程。

 

首先,在開始調(diào)研之前,我們必須明確“起源”的含義。任何生物的起源,無論是人、狗或被子植物,往往都是一個(gè)漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程,生物特征會(huì)在這個(gè)漫長(zhǎng)的過程中一步步形成。因此,一個(gè)物種早期的進(jìn)化通常需要很長(zhǎng)的時(shí)間,甚至需要走過漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史。如果我們把生物起源僅僅看作是特定時(shí)間和地點(diǎn)的一起事件,關(guān)于它的討論自然就不會(huì)得到共識(shí)。那么,SARS-CoV-2的起源究竟有什么含義?這個(gè)問題的回答應(yīng)該是, 這種病毒是花費(fèi)了多少時(shí)間、散播過多遠(yuǎn)的地域、又如何進(jìn)化到能夠如此完美地在人群中傳播的地步。SARS-CoV-2的起源應(yīng)該是從它還只在某些野生動(dòng)物中有良好的適應(yīng)性開始,之后,它應(yīng)該發(fā)生過從動(dòng)物宿主生態(tài)位到到人類宿主生態(tài)位的適應(yīng)性轉(zhuǎn)變。

 

適應(yīng)性轉(zhuǎn)變是一種復(fù)雜的適應(yīng)性進(jìn)化,理查德·道金斯(Richard Dawkins)的暢銷書《盲眼鐘表匠》對(duì)此進(jìn)行了有力的論述。1794年,威廉·佩利提出,完美的適應(yīng),就像一塊精致的手表,它的出現(xiàn)意味著一定有一個(gè)鐘表匠(造物主)設(shè)計(jì)并制造了它,是非自然的過程(Paley, 1829)。這種與進(jìn)化論不符的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),正是道金斯“盲眼鐘表匠”論述所抨擊的。“盲眼鐘表匠”理論認(rèn)為,進(jìn)化是一步步逐漸進(jìn)行的,每一步都會(huì)從一堆隨機(jī)的“修修補(bǔ)補(bǔ)”突變中保留下一些對(duì)生物體來說微小、但可以提高適應(yīng)度的改變,聚沙成塔。這些不起眼的改進(jìn)最終積累起來,把生物體變成了一個(gè)完美的整體(Dawkins, 1996)。

 

適應(yīng)性轉(zhuǎn)變的過程應(yīng)該是SARS-CoV-2起源的核心問題,但遺憾的是,它被有意忽視了。關(guān)于SARS-CoV-2的起源,目前有兩類流行的觀點(diǎn)。第一類是SARS-CoV-2經(jīng)歷了自然起源過程。這類觀點(diǎn)認(rèn)為,一些野生動(dòng)物在與人類接觸時(shí)已經(jīng)攜帶了可以完全適應(yīng)人類宿主的SARS-CoV-2。這種通過隨機(jī)動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)完美“預(yù)適應(yīng)”的觀點(diǎn),是威廉·佩利等這些相信存在“造物主”的人所反對(duì)的。這類觀點(diǎn)的證據(jù)是,鑒于2019年12月以來病毒極快的傳播速度,SARS-CoV-2似乎在疫情開始時(shí)就非常適應(yīng)人類宿主。第二類觀點(diǎn)認(rèn)為,SARS-CoV-2從某些病毒學(xué)實(shí)驗(yàn)室(這類觀點(diǎn)的擁護(hù)者會(huì)從他們的立場(chǎng)提出實(shí)驗(yàn)室的特征)泄露出來的。泄露出的病毒是經(jīng)過誘變、遺傳重組、基因組重排等種種傳統(tǒng)病毒學(xué)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物。病毒泄露后意外引發(fā)了新冠疫情。這種觀點(diǎn)也認(rèn)為病毒在傳播初始就已經(jīng)是完美的預(yù)適應(yīng)產(chǎn)品。

 

但目前已有的證據(jù)都不支持這種認(rèn)為病毒進(jìn)化并沒有經(jīng)過自然選擇的預(yù)適應(yīng)觀點(diǎn):

 

首先,有許多研究采取了“合理設(shè)計(jì)”的方法,改變了病毒的進(jìn)化方向,例如逃避免疫反應(yīng)或改變它們的宿主范圍(Bajic et al., 2019; Becker et al., 2008; Menachery et al., 2015)。然而正如一項(xiàng)著名的研究所述(Menachery et al., 2015),這種方法可以把病毒往預(yù)期的樣子進(jìn)行改變,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以引發(fā)如此嚴(yán)重的疫情。

 

其次,以上研究的結(jié)果表明,病毒的適應(yīng)性進(jìn)化需要通過自然選擇來實(shí)現(xiàn)。與普通感冒相關(guān)的人類冠狀病毒(OC43、229E和NL63)的進(jìn)化史證實(shí)了這一觀點(diǎn)。這些冠狀病毒在全球傳播之前已經(jīng)在人類和野生動(dòng)物之間相互感染與傳播了數(shù)百年(Huynh et al., 2012; Normile, 2013)。

 

第三,小鼠本來不會(huì)感染SARS-CoV-2,但在實(shí)驗(yàn)室中,已經(jīng)有研究人員用人工選擇的方法成功選擇出了能夠感染小鼠的SARS-CoV-2毒株(Dinnon et al., 2020; Gu et al., 2020; Leist et al., 2020)。研究結(jié)果顯示,使SARS-CoV-2變得能夠感染小鼠的突變只占所有產(chǎn)生的突變的很小一部分,說明這些突變一定經(jīng)歷過自然選擇嚴(yán)苛的篩選。事實(shí)上,在2003-2004年非典疫情和之后的COVID-19疫情中,能夠廣泛傳播的新型毒株日益增多(Davies et al., 2021; Korber et al., 2020; Tegally et al., 2020; Voloch et al., 2020),這充分證明了自然選擇的力量。

 

從非進(jìn)化的視角,有些人會(huì)提出這樣的異議:不能排除病毒完全預(yù)適應(yīng)人類宿主的可能。這與戈?duì)柕率┟滋?ldquo;有希望的怪物”假說類似 (Goldschmidt, 1982)。我們想要指出,即使按照這種已經(jīng)不被學(xué)界所接受的觀點(diǎn),極低概率事件(即“有希望的怪物”)也只可能在漫長(zhǎng)的進(jìn)化時(shí)間跨度上以及很大的地理區(qū)域內(nèi)發(fā)生。然而,一些人卻無科學(xué)根據(jù)地提出,SARS-CoV-2預(yù)適應(yīng)地進(jìn)化出近乎完美的狀態(tài)這種小概率事件,可以在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生。

 

根據(jù)我們的推論,在新冠疫情爆發(fā)前,病毒在人群中已經(jīng)經(jīng)歷了某些形式的逐步進(jìn)化,不然SARS-CoV-2不會(huì)有如此強(qiáng)大的適應(yīng)性。問題在于,如果病毒要在所有這些步驟完后才能產(chǎn)生最終的適應(yīng)性,那么這個(gè)過程是如何完成?“盲眼鐘表匠”理論指出,每一步的改良都會(huì)帶來新的優(yōu)勢(shì),即便這一優(yōu)勢(shì)有多么微不足道。為此,有研究提出了SARS-CoV-2的漸進(jìn)式演化模型 (Ruan et al., 2021)。在此模型中,病毒的PL0(原發(fā)地)應(yīng)當(dāng)人跡稀少,是動(dòng)物宿主的棲息地,病毒得以在此處與其動(dòng)物宿主展開“軍備競(jìng)賽”。隨后,病毒偶然擴(kuò)散到了沒有群體免疫的人群中間。第一個(gè)疫情暴發(fā)地(即PL1),準(zhǔn)確來講與PL0有所不同,原因是PL1里的人群對(duì)此種病毒沒有免疫力,說明人群事先并沒有接觸過這種病毒。1918年的“西班牙流感”,以及艾滋病(AIDS)的流行說明了這種情況的可能性 (Crosby, 2003; Sharp and Hahn, 2011)。

 

除上述概念性論證外,大量看似無關(guān)聯(lián)的報(bào)道也同樣指出,可能存在區(qū)別于PL1的PL0。近期的一篇報(bào)道特別指出,在美國(guó)2019年12月采集的樣品中檢測(cè)到了新冠病毒對(duì)應(yīng)的IgG抗體(Althoff et al., 2021)。其他報(bào)道也顯示出,在2019年早些時(shí)候,不同行政地區(qū)內(nèi)出現(xiàn)過零散的COVID-19疑似病例(La Rosa et al., 2021; Randazzo et al., 2020)。雖然很難去證實(shí)這些歷史記錄,考慮到病毒早期侵入的高度隨機(jī)性,病毒在從PL0成功入侵到PL1之前,應(yīng)該已經(jīng)歷了多次失敗(Ruan et al., 2020; Ruan et al., 2021)。我們已經(jīng)知道蝙蝠中自然攜帶著多種冠狀病毒,幾乎涵蓋了整個(gè)冠狀病毒家族,給病毒溢出事件提供了相當(dāng)多的機(jī)會(huì)(Zhou et al., 2021)。

 

起源問題的研究需要理論先于實(shí)驗(yàn),這一點(diǎn)與很多其他生物學(xué)研究不同。研究人員進(jìn)行實(shí)證調(diào)查時(shí),需要先知道所搜尋的目標(biāo)是什么,就像警察需要知道搶劫銀行的嫌疑犯的長(zhǎng)相。即便理論模型是正確的,都有可能找不到目標(biāo);錯(cuò)誤的理論(就COVID-19而言,則是空白模型)就更會(huì)將追蹤引入歧途。從Ruan等發(fā)表的理論推演中可以看出(Ruan et al., 2020; Ruan et al., 2021),人和動(dòng)物頻繁出入流動(dòng)的大型城市中的海鮮市場(chǎng),不可能提供PL0需要的、逐步實(shí)現(xiàn)病毒演化的穩(wěn)定環(huán)境。雖然這只是一種可能的情況,但每個(gè)要求對(duì)病毒起源進(jìn)行調(diào)查的人,應(yīng)該像Ruan等的研究一樣,明確“起源”的確切所指。

 

由于過去的20年里,已經(jīng)發(fā)生了3次冠狀病毒大流行,所以研究SARS-CoV-2的起源很重要。假如下個(gè)10年里再出現(xiàn)一次這樣的疫情,那么對(duì)冠狀病毒起源以及其起源后傳播情況 (Ruan et al., 2020; Ruan et al., 2021)進(jìn)行科學(xué)解析,是人類做好準(zhǔn)備、并防患于未然的最佳之路。

 

【References】

 

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原文信息

 

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Wu, C.I., Wen, H., Lu, J., Su, X., Hughes, A.C., Zhai, W., Chen, C., Chen, H., Li, M., Song, S., et al. (2021). On the origin of SARS-CoV-2—The blind watchmaker argument. Sci China Life Sci 64, https://doi.org/10.1007/s11427-021-1972-1

 

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