科学家在严苛的安全条件下研究的结果，是为了证明野生蝙蝠携带的冠状病毒很有可能积累突变而再次获得感染人类的能力。讽刺的是，这项本应受到足够重视的研究不仅没能阻止新的疫情，反而在新疫情中被阴谋论者曲解为泄露病毒的元凶。
撰文 | 李晶
编辑 | 陈晓雪
在经历了新冠病毒是插入了HIV基因的人造病毒谣言风波之后，新冠病毒是国内科学家制造并泄漏出来的成为了新的热点谣言。特别是武汉病毒所的石正丽团队被推到风口浪尖。
这波谣言来源于2015发表在《自然-医学》杂志的一篇论文[1]。这篇论文中，研究人员改造了SARS病毒，将其引起人感染的关键蛋白替换成了蝙蝠携带的另一种冠状病毒的同源蛋白，并发现虽然SARS病毒毒力有所减弱，但依然可以感染人的呼吸道上皮细胞。
很多媒体对这篇论文进行了断章取义的解读，并把该研究描述为科学家制造了能够感染人的嵌合病毒，并进一步推导出本次的疫情是由人造病毒泄漏的谣言。然而，恰恰相反的是，这项研究是将能够感染人的SARS病毒改造为毒力较弱的嵌合病毒，以此来研究高度危险的SARS病毒是如何进化出来的，并评估感染相关蛋白突变而导致的新发病毒爆发的可能性。
人造超级病毒？错误的解读
要理解为何这种谣言是错误且荒诞的，我们需要详细了解这项研究做了些什么。
读下文前，提醒注意SHC014冠状病毒、SASRS病毒、ACE2和棘突蛋白这四个名词。
因为SARS病毒已被证明是从中华菊头蝠（又名中国马蹄蝠）感染的冠状病毒进化而来[2,3]，因此研究人员想要弄清楚是否蝙蝠携带的其它冠状病毒是否也有类似的感染人类的可能性。
冠状病毒感染人是由病毒包膜表面一种棘突蛋白（Spike protein）结合人细胞上的一个叫做ACE2（血管紧张素转化酶2）的蛋白实现的。大多数冠状病毒株的棘突蛋白并不能很好地结合人的ACE2，但通过进化，SARS病毒和新型冠状病毒（2019-nCoV）分别独立获得了结合人ACE2的能力，从而导致了感染人的能力[4,5]。
研究人员选取了与SARS冠状病毒序列最接近的SHC014冠状病毒株。虽然其与SARS冠状病毒同源性最高，但在与人ACE2结合的关键位点上，SHC014的棘突蛋白与SARS序列不同，因而据推断其不能感染人的细胞。
研究人员将一株SARS病毒的棘突蛋白中与ACE2 结合的那一小部分，替换成了SHC014的棘突蛋白的相应部分。按照预期，该改造后的嵌合病毒将不能感染人的细胞。然而，研究结果发现，与预期有所不同的是，改造后的SARS病毒依然能够在体外感染人的呼吸道上皮细胞和组织，并在细胞中增殖。而且，感染依然依赖于ACE2，说明SHC014的棘突蛋白虽然没有SARS的棘突蛋白那样强的ACE2结合能力，但其实仍然可以利用ACE2来感染人的细胞。
另外，与很多媒体描述的科学家制造出超级毒株相反，这个实验是将毒力较高的SARS毒株改造为毒力更低的毒株。
注：上图左为病毒在人肺癌细胞系Calu-3 2B4细胞中的增殖情况，右图为病毒在人呼吸道上皮细胞中的增殖情况。黑色曲线为SARS病毒，绿色曲线为改造后的嵌合病毒。
通过感染小鼠模型的实验，SARS病毒和改造后的嵌合病毒表现出了明显差异。SARS病毒很快引起小鼠体重下降，并在感染后的4天死亡。而在相同病毒滴度条件下（104 PFU），SHC014-MA15虽然能引起小鼠体重下降，但并不致死。
注：左图为小鼠体重变化，右图为病毒在肺中的复制情况。黑色曲线为SARS病毒，绿色曲线为改造后的嵌合病毒。
和SARS病毒相比，嵌合病毒对呼吸道的感染也远比SARS弱。这说明改造后的SARS病毒确实毒力下降了很多。而且，对于ACE2缺失的小鼠，改造后的SARS病毒无法诱发任何症状，这说明ACE2对于SARS病毒的感染是必须的。
注：图片为小鼠呼吸道SARS-CoV免疫染色。左图为SARS病毒，右图为改造后的嵌合病毒。
作为对照，研究团队还检测了野生型SHC014冠状病毒的毒力。无论是体外的细胞实验还是小鼠模型，都显示SHC014毒力很弱。因此，研究者们推论出SARS病毒的毒力不仅来源于棘突蛋白，它的骨架部分也导致对人的感染力和毒力远强与其同源性极高的SHC014冠状病毒。
可以看出，这项研究通过改造SARS病毒，使其毒力减弱，以研究SARS病毒为何对人的感染力和毒力更强。而且，研究人员还发现，蝙蝠中存在的SHC014冠状病毒虽然与SARS相比毒力较弱，但其棘突蛋白与SARS的病毒骨架组装在一起依然有感染人的能力。这提示蝙蝠携带的各种冠状病毒依然是潜在的威胁，它们可通过积累突变逐渐演化，达到像SARS病毒那样的感染能力。
显而易见，这项研究是通过减弱一个自然界存在的病毒株来研究其功能。这和一些媒体所宣称的中美科学家制造转基因病毒，促使新病毒可以感染人类之类缺乏基本依据的谣言相距甚远。
很多人担心，既然科学家可以通过改造减弱病毒的能力，是否也能做类似的实验来增强病毒的毒力？实际上，一方面改坏基因的功能比改好要容易的多；另一方面，科学伦理也要求不能制造超出自然风险的新物种。就本实验来说，也遵循了不将天然病毒强化的基本伦理原则。
石正丽团队在这项工作中做了什么？
另外，在这项工作中，石正丽团队并不参与主要研究。在文章的贡献部分，清晰写明了石正丽教授只提供了SHC014病毒棘突蛋白的序列和质粒，其团队一位成员提供了假型试验（用其它种属病毒序列做的模拟实验）的数据。嵌合病毒的实验均由美国北卡罗来纳大学教堂山分校的Ralph Baric教授团队研究人员完成。令人遗憾的是，很多人以此作为证据攻击石正丽制造了人造超级病毒。
新型冠状病毒是否有可能为实验室泄漏？
很多人关心新型冠状病毒是否是实验室泄漏。其实答案很简单：实验室制造的所有病毒均为反向遗传学操作，也就是通过人工合成或者从自然界中扩增的基因片段拼接而成。拼接过程中会留下拼接痕迹，就像把两块布缝合在一起一定会留下缝线一样。
因此，人工制造的病毒通过测序可以轻易地辨别出。如果有实验室改造的病毒泄露引发疫情，其基因序列会立刻暴露其来源。就像大众熟知的法医案例一样，DNA永远不会欺骗法官。
在论文中，作者清楚地展示了他们是如何将SHC014病毒棘突蛋白基因拼接到SARS冠状病毒的的骨架中的（见下图）。这篇文章中的嵌合病毒的基因序列和本次冠状病毒的序列均已公开，任何具有专业能力的人均可进行分析。本次疫情的新型冠状病毒无论是在病毒骨架上还是在关键的感染基因棘突蛋白序列上，都与以上研究的嵌合病毒有较大差异。
同时，目前的生物信息学分析，也没有任何直接的可信证据表明本次爆发的2019-nCoV病毒有任何人为改造的痕迹（印度学者所谓2019-nCoV含有4个HIV插入片段的文章已被证明不可信并主动撤稿）。
还有哪些错误的谣言？
更离谱的是，网络上还一些有实验动物泄漏的猜测，有人甚至把自己实验室及其它实验室动物管理不善的经验直接套在石正丽团队上。
有生物学实验背景的人都知道，对于高致病性的病毒，并不是所有生物学实验室都可以操作。例如前述论文的嵌合病毒实验即是在生物安全4级实验室（P4）完成的。P4实验室不但是完全密闭的负压环境（即内部空气无法直接传到外界），所有进出材料都经过最为严苛的登记和销毁等监管程序。可以说，这类实验室从硬件到软件都保证其连空气都不可以泄露，更别说活体动物了。
不仅如此，网传的质疑中充满了各种语焉不详的模糊指责，例如你论文公布的实验数据和CDC的基因对比，既没说明是什么实验数据，也没说明是CDC的什么基因。类似的文字比比皆是。
面对谣言，科学界能做什么？
石正丽团队在今年2月初发表在《自然》杂志的论文提示了新冠病毒与蝙蝠中的一种冠状病毒序列同源性极高，这是其团队之前对冠状病毒研究大量积累的延续。该研究成果为冠状病毒致病机理、病毒溯源等研究提供了重要依据。
同2003年的SARS疫情相比，中国科学家此次的表现可以说极其优异。在极短时间内分离并鉴定了疾病的元凶，并在第一时间对科学界公布了病毒的基因序列。令人惊异的是，我们本应以拥有这样一群世界一流科学家为骄傲，结果反而有一知半解甚或别有用心者对这些卓越的贡献抹黑或污蔑。
回到Ralph Baric团队发表的嵌合冠状病毒研究。科学家在严苛的安全条件下研究的结果，是为了证明野生蝙蝠携带的冠状病毒很有可能积累突变而再次获得感染人类的能力。讽刺的是，这项本应受到足够重视的研究不仅没能阻止新的疫情，反而在新疫情中被阴谋论者曲解为泄露病毒的元凶。
阴谋论是经久不衰的谣言载体，我们已见过无数形式，也还将见到许多。然而，即使并非特定领域专家，只要具备基本的理性质疑能力和信息的查阅能力，也可以避免陷入信息陷阱。最近流传甚广的新冠病毒被人工插入HIV基因片段谣言在第一时间被众多业内人士所辟谣便是明证。
虽然人们常说谣言张张嘴，辟谣跑断腿，但科学永远经受得住时间的考验。在信息传播极快的时代，谣言比以往任何时候都更容易传播，但科学界也正以前所未有的距离接近民众。我们看到SARS时期的很多谣言改头换面再次袭来，这次不同的是，有大量专业人士站到了科普和辟谣的第一线。这不仅大大消除了很多谣言的负面影响，也在一定程度上提高了国民的科学素养。我们期待在与病毒和科学谣言的双线作战中，中国科学家会有更加出色的成绩。
附：
评论：CoV-2019 是实验室泄露出来的说法没有根据
撰文 | 项焰（美国德克萨斯州立大学圣安东尼奥医学中心教授）
石正丽带领的团队最近在《自然》上发表了一篇文章，描述了他们在武汉肺炎病人上发现一种新的冠状病毒（nCoV-2019）的过程和分析。他们从五个病人的体内得到了病毒的全测序，并拿他们和已知的病毒序列进行了比较，发现是一种新的病毒。
这个新病毒和一种蝙蝠冠状病毒 RaTG13 在一个短的区域有高序列同源性。RaTG13 是石正丽他们几年前在云南省的蝙蝠中检测到的，但他们在此之前并没有 RaTG13 的活病毒和全序列。于是他们从保存的 RNA 样品里测了 RaTG13 的全序列，发现 RaTG13 和 nCoV-2019 的全基因组序列有 96.2%的同源性，共有近 1100 个碱基的差异。
结合其他冠状病毒的假定突变率估计，RaTG13 和 nCoV-2019 这两种病毒可能在 25 到 65 年前有一个共同的祖先。这表明这两种病毒是近亲。相比之下， SARS 病毒和 2019-nCoV 有约80%的全基因组序列同源性，是更远的亲戚。CoV-2019 是一个从来没见过的新病毒，在实验室目前也没有和 CoV-2019 最接近的蝙蝠冠状病毒 RaTG13 的活病毒，说 CoV-2019 是实验室泄露出来的是没有根据的。
石正丽团队为什么要研究动物上的病毒呢？因为要有效防止像 SARS一样的新发传染病，就应该研究 SARS 病毒到底从哪来，还有没有别的病毒会从动物上侵染人类。
自 2004 年开始，石正丽团队到中国各个省市采集了数千只中华菊头蝠标本，并对其体内病毒进行基因组分析。2013 年，他们在云南省一个洞穴中发现了一群携带有 SARS 样冠状病毒的中华菊头蝠，通过测序及序列比对，他们发现该病毒与 2003 年爆发的 SARS 病毒具有高度同源性。这个结果说明 SARS 病毒极可能起源于蝙蝠。此成果获得了中国国家自然科学奖二等奖。
2015 年美国北卡的 Ralph Baric 团队根据石正丽发现的蝙蝠冠状病毒序列，构建了一个活的蝙蝠冠状重组病毒（这就是网上传的 2015 年Nature Medicine 文章），发现它可以感染人细胞，并以此预测蝙蝠冠状病毒可能会进化到侵袭人类，需要密切监控。和 RaTG13 比，这个蝙蝠冠状重组病毒和 nCoV-2019 相差更远，更不可能是造成武汉肺炎的病毒。
2018 年，石正丽联合另外两个团队发现，导致2016 年广州仔猪致死性疾病的冠状病毒，与发生疫情猪场附近的蝙蝠洞穴中发现的冠状病毒全基因组序列一致性高达 98.48%，从而认定广州仔猪致死性疾病是来自于蝙蝠的冠状病毒造成的。这些研究找到了新发病毒的源头，对于防范未来的新发传染病很有帮助。
参考资料
[1] V.D. Menachery, B.L. Yount, Jr., K. Debbink, S. Agnihothram, L.E. Gralinski, J.A. Plante, R.L. Graham, T. Scobey, X.Y. Ge, E.F. Donaldson, S.H. Randell, A. Lanzavecchia, W.A. Marasco, Z.L. Shi and R.S. Baric, A sars-like cluster of circulating bat coronaviruses shows potential for human emergence, Nature medicine 21 (2015), no. 12, 1508-1513.
[2] X.Y. Ge, J.L. Li, X.L. Yang, A.A. Chmura, G. Zhu, J.H. Epstein, J.K. Mazet, B. Hu, W. Zhang, C. Peng, Y.J. Zhang, C.M. Luo, B. Tan, N. Wang, Y. Zhu, G. Crameri, S.Y. Zhang, L.F. Wang, P. Daszak and Z.L. Shi, Isolation and characterization of a bat sars-like coronavirus that uses the ace2 receptor, Nature 503 (2013), no. 7477, 535-538.
[3] B. He, Y. Zhang, L. Xu, W. Yang, F. Yang, Y. Feng, L. Xia, J. Zhou, W. Zhen, Y. Feng, H. Guo, H. Zhang and C. Tu, Identification of diverse alphacoronaviruses and genomic characterization of a novel severe acute respiratory syndrome-like coronavirus from bats in china, Journal of virology88 (2014), no. 12, 7070-7082.
[4] D. Paraskevis, E.G. Kostaki, G. Magiorkinis, G. Panayiotakopoulos, G. Sourvinos and S. Tsiodras, Full-genome evolutionary analysis of the novel corona virus (2019-ncov) rejects the hypothesis of emergence as a result of a recent recombination event, Infection, genetics and evolution : journal of molecular epidemiology and evolutionary genetics in infectious diseases(2020), 104212.
[5] R. Lu, X. Zhao, J. Li, P. Niu, B. Yang, H. Wu, W. Wang, H. Song, B. Huang, N. Zhu, Y. Bi, X. Ma, F. Zhan, L. Wang, T. Hu, H. Zhou, Z. Hu, W. Zhou, L. Zhao, J. Chen, Y. Meng, J. Wang, Y. Lin, J. Yuan, Z. Xie, J. Ma, W.J. Liu, D. Wang, W. Xu, E.C. Holmes, G.F. Gao, G. Wu, W. Chen, W. Shi and W. Tan, Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: Implications for virus origins and receptor binding, Lancet (2020).
文章头图及封面图片来源：CDC
