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狂犬病毒的“非洲起源说”受到挑战(２)

已有 3926 次阅读 2020-6-19 07:58 |个人分类:狂犬病防治|系统分类:科普集锦| 非洲, 起源, 狂犬病毒, 古北区, 系统发生树

狂犬病毒的“非洲起源说”受到挑战(２)

关于现代人类的起源，如今相关科学界的主流观点是“非洲起源说”，即认定现代人类都起源于非洲（东非）。现代人的线粒体都来自于约10-15万年前的一位非洲女性，这位母系祖先被称为“线粒体夏娃”。人类父系的最近共同祖先，是一个存活在距今12万~15.6万年前的非洲男人：“Y染色体亚当”，所有的人类男性都是从他的后裔那里遗传了相同的Y染色体。

关于现存的丽沙病毒的起源，“非洲起源说”也一直占统治地位。在非洲热带地区，发现了较多种类的丽沙病毒，它们具有更大的遗传多样性，而且它们之间缺乏抗体交叉反应，因而产生了非洲热带地区是丽沙病毒发源地的假设。但这个观点现在面临着挑战。

新西兰和英国的研究人员2016年共同发表的研究论文对狂犬病毒的上述“非洲起源说”提出了挑战。他们的研究结果支持了丽沙病毒的古北区起源（Palearctic origin，古北区，包括欧洲和亚洲北部、非洲北部）。他们的论文的题目是“The Global Phylogeography of　Lyssaviruses - Challenging the ’Out of Africa’ Hypothesis（丽沙病毒的全球系统发生地理学——挑战“走出非洲”的假说）”，发表在《 PLoS Negl Trop Dis（公共科学图书馆：被忽视的热带病》杂志（见参考文献）。

现将该论文的主要内容分几部分陆续进行介绍。

（１）摘要、前言（狂犬病毒的“非洲起源说”受到挑战(1) ）

（２）方法

（３）结果

（４）讨论

（２）方法

在这些分析中，我们使用了来自14种已得到国际病毒分类委员会(ICTV)正式确认的和2种推定的丽沙病毒(LLEBV, GBLV)的总共153个核蛋白(N)基因序列，以及所有这16种(包括推定的)病毒的完整基因组序列，以便进行验证分析。本文涉及的丽沙病毒简称与相应的病毒全称对照请参看表１。

除MOKV和IKOV病毒外，丽沙病毒的序列大多来自源于蝙蝠的病毒。使用蝙蝠来源的病毒的序列对RABV的分析特别重要，因为这样获得的进化历史不太可能被因人类的迁徙而导致陆生食肉动物携带的RABV的全球传播和第二次世界大战后野生动物中的RABV流行所混淆。这些序列提供的是系列采样的数据;最早的序列是1956年的，最后的序列是2015年的，包括最近可用的GBLV和LLEBV序列，跨度为59年。

数据集在软件Clustal X2.1中对齐，用肉眼检查。采用 BEAST 软件v1.8.3中实现的贝叶斯马尔科夫链蒙特卡洛法(Bayesian Markov Chain Monte Carlo，MCMC)进行系统发育分析和分化时间（divergence times）估计。根据模型检验（Modeltest）中的Akaike标准，密码子划分策略采用了通用时间可逆(general time reversible，GTR)替代模型，其中位点间变化的速率符合伽玛分布变化并假设位点比例不变。

EBLV-1与系统进化树之间比较，每个位点的替换次数较低，可能会对后估概率（posterior probabilities）和其他参数的估计造成潜在的问题。为了缓解这个问题，在最终的数据集(S1表)中减少了EBLV-1序列的数量。

病毒分化时间的估计使用一个严格的时钟模型，在BEAST中假设存在一个潜在的合并过程与恒定的种群大小。为了更保守地估计分化时间，假设纯化选择（puri fying selection）在短时间内将有害突变从变异率估计中移除，我们使用了法国巴斯德研究所Bourhy和同事估计的2.3 x 10^－４/位点/年的替代率。同时考虑了一个不相关的对数正态松弛时钟，因为它假定沿分支的替代率不相关。

有效样本参数用软件 Tracer v.1.5显示(http://tree.bio.ed.ac.uk/software/tracer/)。将链长为5x10 ⁷ MCMC的两次独立运行的结果结合起来。在TreeAnnotator v1.8.3中，最大分支可信度(maximum clade credibility，MCC)树的前10%作为老化被丢弃。在FigTree v.1.4.2中显示的树是最终结果。在Tracer v.1.5 (http://tree.bio.ed.ac.uk/software/tracer/)中，用贝叶斯因子（Bayes Factors）评估每个分析(严紧式和对数正态式)的拟合度。

对祖先分布的分析首次在BEAST中作为估计分化时间的分析的一部分。分析假设正向速率和反向速率为对称的(Mk1)。作为对比，我们的采样被减少到包含每个分类单元的单个完整基因组代表，包括GBLV和LLEBV，我们进行了RAxML分析，得到最大可能的系统进化树。采用Mk1模型，借助软件Mesquite v3.04，利用该系统进化树，采用相似和节俭的方法，并限定所有状态变化的概率相等，推断出最可能的以内部节点表示的祖先分布。

为进行祖先状态分析，将丽沙病毒根据其宿主动物所在的陆地生态组合带（ecozone）进行分类。主要的生态组合带包括非洲热带区、古北区、东洋区、新北区、美洲热带区（Neotropic）(后两者都指美洲)(图1)。请注意,我们使用的术语经常叫东洋区（Indomalaya），但不将古北区区分为古北区的撒哈拉阿拉伯区和中日地区，因为没有丽沙病毒可以从这后两个区域获得。由于RABV可在多个生态组合带中被识别，其分布类型在似然分析中被视为不确定，而在简约分析中被视为多态。总结性的系统进化树在正文中显示，详细的树和附加的信息，例如所有的提示标签，在补充信息中以图型显示。

图1　16种丽沙病毒的地理分布与相互之间的进化关系（系统进化树）。

对丽沙病毒的153个核蛋白基因序列通过使用软件BEAST的对数正态松弛时钟贝叶斯分析（a Lognormal relaxed-clock Bayesian analysis ）进行推算，产生的随时间尺度的系统发育关系树图。

分支颜色对应于插图“世界陆地动物区系地图”中显示的不同生态组合带（ecozone）的颜色，展示各个丽沙病毒在地球上的分布情况。给出了关键节点对应的贝叶斯后概率(上分支)和不同分配生态区(下分支)的状态概率的支持值。时间尺度以年为单位显示。

树图中用绿色阴影表示遗传谱系3(PG3,顶部)，用蓝色阴影表示PG2，下部其余无背景阴影的均表示PG1。文中讨论的关键节点标记为A-D。

图中病毒简称与相应的病毒全称对照（详情请参看表１）：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Mokola病毒(MOKV);

澳大利亚蝙蝠丽沙病毒 (ABLV);

欧洲蝙蝠丽沙病毒-1 (EBLV-1);

欧洲蝙蝠丽沙病毒-2 (EBLV-2);

Irkut病毒(IRKV);

Aravan病毒 (ARAV);

Khujand病毒 (KHUV);

西高加索蝙蝠病毒(WCBV);

Lagos蝙蝠病毒 (LBV);

Duvenhage病毒(DUVV);

Shimoni蝙蝠病毒 (SHIBV);

Bokeloh蝙蝠丽沙病毒 (BBLV);

Ikoma病毒(IKOV);

Lleida病毒(LLEBV);

Gannoruwa蝙蝠丽沙病毒 (GBLV);

狂犬病毒(RABV)。

参考文献：

１, WHO Expert Consultation on Rabies (Third report) , Geneva: WHO. (2018). https://apps.who.int/iris/handle/10665/272364.

２，The spread and evolution of rabies virus: conquering new frontiers, Nature Reviews Microbiology，16:241–255 (2018).

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6899062/pdf/nihms-1059081.pdf

3. The Global Phylogeography of Lyssaviruses-Challenging the ’Out of Africa’ Hypothesis. PLoS Negl Trop Dis (2016) 10(12): e0005266. doi:10.1371/journal.pntd.0005266

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