新冠病毒、SARS冠状病毒、SARS相关冠状病毒，它们之间是什么关系？

前几日，世界卫生组织正式宣布，将新冠肺炎这一疾病定名为2019冠状病毒病（Coronavirus Disease 2019, COVID-19）。而负责病毒命名的国际学术机构——国际病毒分类委员会（International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV），则宣布新冠病毒的名称被正式确定为SARS冠状病毒-2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2）。

来源：ICTV官网首页截图

本来就有点不明白的群众愈发懵圈了：既然已经多次把新冠病毒和SARS撇清关系了，为什么国际权威ICTV又突然管它叫SARS-CoV-2？SARS相关冠状病毒又怎么理解？

本文将从冠状病毒分类学的角度给大家理一理，新冠病毒、SARS冠状病毒、SARS相关冠状病毒，它们之间到底是怎样的关系。

一、SARS相关冠状病毒是冠状病毒科里面的一个病毒种

自然界中的病毒丰富多样，但并不是杂乱无章的。科学家们将不同的病毒按照它们的遗传信息和进化关系进行分门别类，这是病毒分类学这门学科做的工作。当出现一个新病毒时，研究人员会根据这个病毒的基因组序列，根据特定的规则，按照目（order）、科（family）、属（genus）和种（species）等分类学上的各个级别，依次对病毒进行身份定位。国际病毒分类委员会（ICTV）是病毒分类的权威机构。

下面我们来认识一下冠状病毒的分类知识。冠状病毒科（Coronaviridae）是套式病毒目（Nidovirales）下属的一个病毒科，又可进一步分为冠状病毒亚科（Coronavirinae）和环曲病毒亚科（Torovirinae）。我们通常所说的冠状病毒不是指某一种病毒，而是所有冠状病毒亚科成员的统称。在2012年出版的ICTV第九次病毒分类报告中，我们可以看到冠状病毒亚科被分为Alpha冠状病毒、Beta冠状病毒、Gamma冠状病毒和Delta冠状病毒四个属，其中Alpha-和Beta-这两个属的冠状病毒主要感染哺乳动物，所有人冠状病毒也全部位于这两个属。Beta冠状病毒属又进一步可分为A、B、C、D四个系（lineage），其中lineage B只有唯一的一个病毒种（species）——SARS-related coronavirus，即SARS相关冠状病毒。

冠状病毒亚科成员的系统发育关系（图片引自ICTV第9次病毒分类报告，the Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses, 2012）

过去的八年时间里，MERS冠状病毒在中东暴发，除了人类冠状病毒外，也有越来越多的动物冠状病毒特别是蝙蝠冠状病毒被发现，冠状病毒家族增添了不少新成员。最新的ICTV第十次病毒分类报告正在持续更新中，尽管目前冠状病毒分类报告的章节还没有正式出版，但是2018年ICTV发表了关于冠状病毒分类的新提案（2017.013S），冠状病毒所包括的病毒种数比原来有了大幅增加。具体地看到Beta冠状病毒属，在ICTV的新提案中，属于Beta冠状病毒的冠状病毒种从原来的7个增加到了12个，这12个种又分别属于5个不同的亚属（Sub-genus）。例如，Merbecovirus这个亚属包含有MERS相关冠状病毒、刺猬冠状病毒1、伏翼冠状病毒HKU5、扁颅蝠冠状病毒HKU4这四个种。Sarbecovirus亚属则对应了过去分类提法中的Lineage B Beta冠状病毒，仅包括SARS相关冠状病毒这一个种。

Beta冠状病毒属包括的12个病毒种的代表病毒（引自ICTV冠状病毒分类提案2018a文件号2017.013S）

种是分类学上的一个概念，进一步细分，每个冠状病毒种包括有一个或者多个具有代表性的病毒。例如， 造成2003年“非典”的SARS冠状病毒就是SARS相关冠状病毒这个种的代表成员。人冠状病毒OC43是Beta冠状病毒1这个种的代表病毒。

看了以上这些，相信大家对冠状病毒尤其是Beta冠状病毒的分类有了一些了解。那么问题来了，新冠病毒它属于哪个病毒种？它是否代表了一个新的冠状病毒种？

二、新型冠状病毒属于SARS相关冠状病毒这个病毒种

判定一个新病毒在分类学上是属于已有的病毒种还是属于一个全新的病毒种，我们需要参照ICTV的病毒定种规则。对于不同科的病毒，定种的规则是不一样的。就冠状病毒而言，需要比较新病毒和已知病毒在ORF1ab编码的非结构蛋白上的序列一致性。具体来说，非结构蛋白上有七个保守的复制酶结构域对于冠状病毒的定种至关重要。这七个结构域分别是：位于nsp3上的ADRP（二磷酸腺苷核酸糖-1”-磷酸酶）、nsp5（3CLpro，3C主蛋白酶）、nsp12（RdRp，RNA依赖的RNA聚合酶）、nsp13（Hel，解旋酶）、nsp14（ExoN，核糖核酸外切酶）、nsp15（NendoU，尿苷酸特异性核糖核酸内切酶）、nsp16（O-MT，O-甲基转移酶）。按照ICTV在其第九次分类报告中提出的定种规则：把这七个复制酶结构域的氨基酸序列串联起来，如果两个冠状病毒之间的序列一致性大于90%这个阈值，则表示两个冠状病毒属于同一个种。

虽然新冠病毒和SARS冠状病毒基因组有大约20%的差异，但它们的ORF1b保守性相对较高，而ORF1b编码的非结构蛋白占据了上述七个复制酶结构域的大部分。经过比较，新冠病毒和SARS冠状病毒在这七个结构域上的氨基酸序列相似度达到了94%。因此，按照ICTV的冠状病毒分类规则，新冠病毒和SARS冠状病毒属于同一个病毒种，即SARS相关冠状病毒。

新冠病毒和SARS冠状病毒七个保守的复制酶结构域氨基酸序列比较

在宣布新冠病毒名称的同时，ICTV在BioRxiv上发布了一篇名为“Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus: The species and its viruses – a statement of the Coronavirus Study Group”的研究论文预印本。ICTV冠状病毒研究小组通过基于冠状病毒ORF1a和1b最保守的5个复制酶蛋白结构域的系统发育分析，计算两两共祖遗传距离，确定新冠病毒与SARS冠状病毒同属SARS相关冠状病毒这一个种，并将新冠病毒定名为SARS冠状病毒-2。

三、新型冠状病毒不是SARS冠状病毒

既然被归为了同一个种，是不是说新冠病毒SARS-CoV-2和SARS冠状病毒特别近似，是第二个SARS病毒呢？并不能这样理解。同一个冠状病毒种可能包括了多个不同的病毒。举个例子，属于Beta冠状病毒1这个种的病毒，除了有人冠状病毒OC43外，还有牛冠状病毒、马冠状病毒、猪血凝性脑脊髓炎病毒等多个病毒。而ICTV在他们的预印本论文里也明确地提到SARS-CoV-2是“a sister to SARS-CoV of the species SARS-related coronavirus”，即SARS-CoV-2和SARS冠状病毒是姐妹关系，不能混为一谈。

新冠病毒和SARS病毒有一些相似的地方：都可引起重症肺炎、都和野生动物有关，发生的季节也相似，但是它们的差异也是很明显的。新冠病毒和SARS病毒的全长基因组序列相似度也只有80%左右。冠状病毒的S基因编码负责受体结合的刺突蛋白、与病毒致病性密切相关，而新冠病毒和SARS病毒的S基因序列相似度仅为73%。由此看来，新冠病毒和SARS病毒存在不小的差异，这些差异也导致了它们的病原生物学特性有所不同：新冠病毒的致病力和SARS病毒相比只能是个弟弟，发展为重症的比率和致死率远低于SARS，但传播能力却强过SARS。而且新冠病毒比SARS病毒更狡猾，潜伏期更长。

由此我们可以看出，新冠病毒和SARS病毒存在诸多明显的区别，是两回事。世界卫生组织在其官网也进行了说明：2019-nCoV is from the same family of viruses as SARS-CoV but it is not the same virus，明确表示新冠病毒和SARS病毒是不同的病毒。

截图来源：WHO官方网站

(https://www.who.int/news-room/q-a-detail/q-a-coronaviruses)

如果说冠状病毒科是一个大家族的话，SARS相关冠状病毒则是大家族里面的一个小家庭。但是这个家庭的成员可不少。除了SARS冠状病毒和新冠病毒外，SARS相关冠状病毒还囊括了在我国以及世界多个地区的蝙蝠中发现的丰富多样的SARS样冠状病毒。从SARS相关冠状病毒的进化树上我们可以看到，新冠病毒和SARS冠状病毒是位于两个不同的分支上，在这两个分支上，还各自分布有不同的蝙蝠SARS样冠状病毒。进化树也直观地显示出，新冠病毒不是SARS冠状病毒的进化版或者变异版，不是SARS 2.0，而是和SARS冠状病毒是平行的关系。

基于SARS相关冠状病毒全长基因组序列的系统发育树（Zhou et al., Nature, 2020）

可能还有人会问：“你这里说ICTV判定新冠病毒和SARS病毒是一个种，但是专家们说新冠病毒和SARS病毒不是一种病毒。这不是互相矛盾了吗？我该信谁的呢？”其实这两种说法都对。说新冠病毒和SARS病毒是一个种，这里的“种”指的是“species”，是分类学上的专有名词。而说新冠病毒和SARS不是一种病毒，这里的“种”是我们通俗的说法。就好像说，吉娃娃和泰迪不是一种狗，但它们都是犬这个物种。所以，这两种说法都是没问题的。

最后，还是概括性的总结一下新冠病毒SARS-CoV-2和SARS冠状病毒的关系吧：分类学上他们属于同一个冠状病毒种，但是它们是两个不同的病毒，是SARS相关冠状病毒这个小家族里的两兄弟。

参考文献：

[1] Zhou P et al., 2020. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature, doi: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7.

[2] Virus taxonomy, classification and nomenclature of viruses: ninth report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. San Diego, CA: Academic Press, 2012.

[3] Gorbalenya AE. 2020. Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus – The species and its viruses, a statement of the Coronavirus Study Group. BioRxiv, doi: https://doi.org/10.1101/2020.02.07.937862.

作者：胡犇 （中国科学院武汉病毒研究所）

来源：中国病毒学英文版

https://xw.qq.com/amphtml/20200219A0J5X400

比较新冠病毒、SARS与MERS

近日，发表在《Cell Host ＆ Microbe》上的一项研究中，研究人员分析了三种新型冠状病毒（SARS-CoV-2）基因组，并确定了与其他病毒基因组包括SARS（SARS-CoV）和MERS（MERS-CoV）冠状病毒的差异和相似性。

美国东卡罗来纳州立大学的生物学家Rachel Roper说：“了解病毒基因组和蛋白质信息非常有帮助，它或许能使我们了解是什么样的差异能让这种病毒在人类中具有如此强的毒性和传播性。” Rachel Rope团队曾在2003年参与了SARS冠状病毒的首次分析和测序，但未参与这次的研究。

截至到上个月下旬，六家实验室发布了14个SARS-CoV-2基因组序列。研究人员可以通过Genbank或GISAID获取这些数据。一些研究团队已经完成了初步的系统发生分析和注释，这项研究首次对基因组进行了深入分析。

在该研究中，中国医学科学院北京协和医学院基础医学研究所系统医学中心的计算生物学教授Taijiao Jiang和同事分析了SARS-CoV-2的三个基因组。病毒样品来自12月30日和1月1日由中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所。测序结果可通过GISAID获取。研究人员将SARS-CoV-2的基因组与蝙蝠SARS样冠状病毒、人SARS-CoV和人MERS-CoV进行了比较。

研究人员发现，在三个SARS-CoV-2基因组中只有五个核苷酸差异（基因组总共约有29800个核苷酸）。他们还鉴定了14个开放阅读框，并预测它们能编码27种蛋白质，包括4种结构蛋白和8种辅助蛋白。先前的冠状病毒研究表明，辅助蛋白可能介导宿主对病毒的反应，从而影响致病性，并可能构成病毒颗粒的一部分。

由于研究人员仅在基因组之间发现了五个核苷酸差异，因此病毒之间不太可能有能影响其致病性或传播性的重大变化。从事冠状病毒复制和致病机制研究的美国堪萨斯大学生物学家Anthony Fehr说：“但实际上只需要一个变化。” 他并未参与这项工作。他补充说：“这些核苷酸差异是否对病毒功能有意义，需要在将来给予关注。”

Jiang和同事指出了SARS-CoV和SARS-CoV-2氨基酸序列的差异。例如，新病毒中不存在一种名为8a的SARS-CoV辅助蛋白，其他辅助蛋白的长度也各不相同。在SARS-CoV-2中，8b比SARS-CoV长37个氨基酸，而3b短132个氨基酸。

Fehr解释说：“所有冠状病毒之间的结构蛋白都是高度一致的，而辅助蛋白通常是每种特定冠状病毒所特有的。氨基酸序列表明了这种病毒与SARS样冠状病毒关联，但与SARS-CoV的关系稍远。”

研究人员确定，SARS-CoV-2与蝙蝠SARS样冠状病毒关系最为密切，而与MERS-Cov的关系较远。他们发现，SARS-CoV-2的一些蛋白质与蝙蝠SARS样冠状病毒的蛋白质更相似，但辅助蛋白3a和8b与SARS-CoV最相似。他们仍未找到所有蛋白质与新型冠状病毒的蛋白质最为相似的蝙蝠SARS样冠状病毒。

Jiang说：“我们对SARS-CoV-2基因组数据与其他冠状病毒的分析清楚地表明，尽管这种新型病毒与SARS病毒具有高度的序列相似性，但它们属于不同的系统分支，并且都来源于分离自蝙蝠的SARS样病毒。”

在该论文中，作者承认，鉴于对SARS-CoV-2的了解有限，因此很难推断他们在SARS-CoV-2与SARS和SARS样冠状病毒之间发现的380个氨基酸替代功能的重要性。Jiang认为，这个问题，以及弄清SARS-CoV-2在进入人体内的短时间内如何发生突变和适应，将是未来研究的重点。

Roper 说：“我们都想知道这种病毒是从哪儿来的，并且从新序列以及已知的冠状病毒序列中看到，它很可能是许多不同已知冠状病毒的重组体。这一发现可以帮助研究人员了解冠状病毒如何进入人体。在过去17年中，SARS-CoV-2是第三个这样做的病毒。这种情况可能会继续发生，因此我们对这些知识了解得越多越好。”

Roper 说：“作者谈论到病毒最终传递给了人类，但我们不知道这否是病毒的最终跳跃。它还可以传播给其它动物，然后传播回人类。我们能够控制和阻止SARS的原因在于它没有感染其他动物。希望这种情况不会发生，但我们不应该认为病毒传播给人类后就会停止。”

参考文献：

Genome Composition and Divergence of the Novel Coronavirus (2019-nCoV) Originating in China

DOI：10.1016/j.chom.2020.02.001

https://new.qq.com/rain/a/20200225A0CVN100