Эволюция вирусов: история происхождения человеческих коронавирусов

Эволюция вирусов: история происхождения человеческих коронавирусов

Неизвестно, какие из коронавирусов потенциально способны распространиться в нашей популяции, а какие — нет. Более того, непонятна даже доля уже обнаруженных коронавирусов: тут можно предположить любое значение в диапазоне между 0 и 100 процентами. При этом даже родственные коронавирусы могут распространяться между людьми с разной эффективностью. Например, SARS-CoV и SARS-CoV-2 принадлежат к одному виду коронавирусов. SARS-CoV — это аббревиатура от Severe Acute Respiratory Syndrome CоronaVirus , то есть вызывающий т яжелый о стрый р еспираторный с индром ко рон в ирус ( ТОРС-КоВ ). После вспышки атипичной пневмонии 2002–2004 годов у диких животных обнаружили сотни вирусов, которые, согласно филогенетическому анализу, принадлежали к этому же виду. Совокупность таких патогенов обозначили как родственные SARS-CoV. К февралю 2020 года стало понятно, что ранее неизвестный представитель SARS-related coronavirus вызывает человеческую респираторную инфекцию. Всемирная организация здравоохранения и международный комитет по таксономии вирусов предложили назвать коронавирусную инфекцию, начавшуюся в 2019 году, аббревиатурой COVID-19 ( Coronavirus disease 2019 ), а возбудителя болезни — SARS-CoV-2 соответственно. Два человеческих SARS-коронавируса (то есть два варианта одного вида) приводят к разным заболеваниям. В летучих мышах циркулируют другие представители этого вида, случаи заражения человека которыми пока не описали. Пандемический потенциал этих вызывающих SARS коронавирусов неясен, но вызывает серьезные опасения. Сейчас известно, что люди заражались коронавирусами животных как минимум семь раз.

Связанные вопросы и ответы:

Какие животные могут быть носителями коронавирусов

Подозрения на вирус у животных начались с истории про померанского шпица, жившего в Гонконге. Собаку изолировали, а через несколько дней она погибла. Но шпицу было 17 лет - при максимальной продолжительности жизни 15 лет. П ри выявлении подозрительного вируса у шпица врачи подчеркнули, что животное не являлось переносчиком, потому заразить человека не могло.

Другой случай, вызвавший опасение хозяев, связан с немецкой овчаркой, у которой также подозревали коронавирус. Никаких патологических симптомов у животного не оказалось, а окружающие собаки, контактировавшие с овчаркой не были заражены.

Поэтому говорить об инфекции Covid-19 у животных нет смысла. Вывод напрашивается сам собой:

Подтверждённых исследований о том, что домашние животные могут быть переносчиком опасного вируса Covid-19 и заразить окружающих людей - нет.

fcov

всемирная организация здравоохранения (воз) дает официальную оценку происходящего. на сегодняшний момент случаи обнаружения covid-19 у собак и кошек не зафиксированы. это означает, что вероятности инфицировать человека или, наоборот, заразиться от хозяина практически нет. больше половины представителей вида кошек – носители другого вируса: feline coronavirus, fcov. бессимптомные носители – инфицированные животные, являют собой угрозу для окружающих животных. при этом сами не болеют.

Пути передачи FCoV:

• Алиментарный – через пищу, испражнения.
• Вертикальный – от беременного животного к потомству.
• Половой – во время вязки с носителем инфекции.

Состояние может протекать длительное время бессимптомно. Заболевание сопровождается ярко выраженной клинической картиной только при наличии провоцирующих факторов. Животные обычно заболевают на фоне сопутствующей хронической патологии, сниженных ресурсов иммунной системы. В основную группу риска входят щенки и котята до 6 месяцев, а также питомцы преклонного возраста.

Основная симптоматика, возникающая у собак и кошек:

• Рвота и понос с примесями крови (признаки гастроэнтерита).
• Вялость и апатичное поведение.
• Повышение температуры выше 39 градусов.
• Отсутствие аппетита, снижение веса.

Не всегда проявления энтерита и гастроэнтерита является следствием инфекции. Иногда расстройство желудка (понос, рвота) или снижение аппетита возникают на фоне неправильного питания.

Каким образом коронавирусы могут переходить на человека

Ряд теорий о том, как мог появиться вирус, были отвергнуты. Большинство из оставшихся попадают под 3 возможных сценария:

• Вирус развился естественным путем, но сотрудник лаборатории заразился от образца и случайно «пронес» его в сообщество.
• Ученые лаборатории манипулировали образцами вируса и случайно или намеренно выпустили патоген.

Что делает происхождение вируса таким обсуждаемым, так это то, что различные его мутации и изучаемые фрагменты трудно объяснить. Хотя большинство вирусологов заявили, что коронавирус, вероятно, эволюционировал по своей природе, они согласились с тем, что разумно изучить возможность того, что он пришел из лаборатории. В основе этих подозрений лежит Уханьский институт вирусологии – исследовательский центр, основанный в 1950-х годах, который первым в Китае получил разрешение на высочайший уровень биобезопасности. Лаборатория института имеет уровень биобезопасности 4 (известный как BSL-4, самый высокий уровень). Это означает, что она оборудована для изучения самых опасных в мире инфекционных агентов и токсинов, которые требуют строжайших мер биологической сдержанности. Именно это обозначение и расположение лаборатории в городе, где впервые было сообщено о вспышке, сделали институт одним из первых подозреваемых.

Однако ученые говорят, что хотя утечка в лаборатории вероятна, это не обязательно означает, что это наиболее вероятное объяснение. Более вероятно, что вирус передался людям от животного, такого как летучая мышь. Опыт проведения полевых эпидемиологических исследований птичьего гриппа во Вьетнаме с 2008 по 2016 год показал, насколько тесный контакт с дикой природой, например, на «влажных рынках» по всему миру, где в уличных киосках продают мясо, морепродукты и живых животных для употребления в пищу, могут создавать легкие возможности для проникновения патогенов в человеческое население.

Происхождение от животных рассматривается как основная версия. Первый случай инфекции Covid-19 был прослежен до рынка морепродуктов Хуанань в Ухане, что привело к предположениям о том, что, возможно, это было место, где вирус перешел от животных к людям. Но с тех пор китайские исследователи обнаружили, что несколько из самых ранних известных случаев Covid-19 в городе не были связаны с рынком, а это означает, что вирус, возможно, уже распространялся в сообществе.

Совместное расследование Всемирной организации здравоохранения и Китая было сосредоточено на возможности зоонозного или животного происхождения. Отчет команды показал, что вирус, вероятно, появился у летучих мышей и перешел на промежуточное животное, прежде чем он распространился на людей.

В каких условиях человек может заразиться коронавирусом от животных

Инфекция у кошек и собак, как наиболее частых домашних питомцев, подверженных коронавирусу, человеку не передается, доказали биологи. Это значит, что хозяин заболеть не может. Однако он может стать переносчиком вируса механическим путем — на руках, одежде и т. д. Соответственно, надо предпринимать простые меры личной гигиены, чтобы избежать передачи вируса дальше — мыть руки после контакта с животным, при обработке и лечении больного питомца носить отдельную одежду, которую регулярно надо стирать и проглаживать, аккуратно обращаться с его индивидуальными лотками, мисками и т. д.

Коронавирус у домашних животных опасен только для них. И важно понимать, как именно происходит заражение, чтобы предупредить его. Кошки и собаки могут подцепить вирус, например, при вылизывании лап после посещения заразного лотка. Также заражение может происходить при распространении выделений из носа животного, у которого диагностирован коронавирус — стоит помнить, что такие выделения будут опасны и 2–3 месяца после излечения. Еще одним источником заражения может выступать миска животного-вирусоносителя. Реже коронавирус среди животных распространяется воздушно-капельным путем, например при чихании.

Лечение инфекции у домашних питомцев комплексное, подразумевающее прием противовирусных препаратов. Параллельно могут быть назначены антибактериальные средства. Если уже появляются осложнения, например скопление жидкости в животе животного, назначают мочегонные препараты, а также терапию, направленную на откачивание ее из брюшной полости. Кроме того, в списке лекарственных средств присутствуют сорбенты, позволяющие справляться с проявлениями интоксикации, витамины — преимущественно предлагают элементы группы B, а также аскорбиновую кислоту. Кошкам и собакам рекомендуют проводить и диетотерапию, основная цель которой — ослабление нагрузки на ЖКТ.

Какие факторы способствуют мутации и эволюции коронавирусов

Сейчас мы болеем тем, что перескочило в человека в конце 2019 года — скорее всего, в ноябре или декабре. Все современное разнообразие коронавируса возникло от тех вариантов, которые были в 2019 году. Возможно, где-то кто-то болел и раньше (в 2019-м или 2018-м, в 2012-м), как шахтеры в Китае, но это никак не повлияло на текущую эпидемию.

Год назад мы с вами говорили о том, что вирус непрерывно мутирует, но мы не очень видим функционального эффекта этих мутаций — не замечаем, что эти мутации как-то изменяют его свойства. Но с тех пор ситуация действительно радикально изменилась, и те мутации, те новые изменения, которые приобретает сейчас этот вирус, действительно изменяют его свойства. Новые варианты, про которые мы все наслышаны, действительно имеют измененные свойства.

Сейчас мы самыми разными путями видим, что вирус эволюционирует под действием абсолютно дарвиновского естественного отбора. Приобретенные мутации делают его более приспособленным к жизни и к размножению в человеческой популяции, позволяют ему быстрее передаваться от одного человека к другому или же уходить от выработанного у нас иммунитета.

Так устроен процесс эволюции: мутации происходят непрерывно. И в этом вирусе они тоже происходят непрерывно, с достаточно высокой частотой, примерно один раз в одной эволюционирующей линии за две-три недели. Эти мутации могут оказаться для вируса безвредными, вредными или же иногда полезными.

Все мутации, которые оказываются полезными для вируса, — вредные для нас с вами. Они подхватываются естественным отбором и распространяются. Примерно с конца 2020 года этот процесс интенсифицировался: таких новых мутаций стало появляться все больше и больше. И среди именованных вариантов, которые сейчас на слуху, многие характеризуются именно такими измененными свойствами по сравнению с исходной уханьской разновидностью этого вируса. Для некоторых из вариантов вируса эти изменения уже промерены количественно. Например, для «Альфы» способность передаваться примерно в полтора раза повышена по сравнению с исходным уханьским вариантом, для «Дельты» — еще 50% плюс к тому.

И все время идет речь о том, не возникнет ли какой-нибудь другой новый вариант, который распространится на фоне «Дельты». По-видимому, этот вариант будет уже потомком «Дельты».

Мы знаем, что вирус приобретает новые мутации с более или менее постоянной скоростью, этот процесс идет примерно как часы. Есть даже такая концепция молекулярных часов, которая говорит, что накопление мутаций происходит примерно с одной и той же скоростью. И появляются ошибки, опечатки при воспроизводстве генетического материала этого вируса.

Но то, каким образом устроены те мутации, которые оказываются для вируса полезными, на самом деле априори неизвестно. Может быть, например, таких потенциальных мутаций в его геноме всего-навсего пять штук, он все пять приобретает и после этого оказывается на вершине горы своей приспособленности, а дальше уже с этой вершины горы никуда деться не может. А может оказаться, что этих мутаций в его распоряжении бесконечное количество, и в течение всей дальнейшей эволюции он будет накапливать все новые и новые. И похоже, что дело скорее идет ко второму сценарию, чем к первому.

Глубина этого потенциала носит научное название «адаптивный ландшафт», или «поверхность приспособленности», то есть та функция, которая отображает его генотип — возможные варианты его генома на его фенотип, то есть на его приспособленность.

Какие источники коронавирусов были выявлены на данный момент

Считается, что коронавирус SARS-CoV-2 эволюционировал внутри организмов летучих мышей и стал опасен для человека именно там. Может ли он мутировать внутри наших домашних животных и стать еще опаснее?

SARS-CoV-2 эволюционировал у людей на протяжении всей пандемии, в результате чего возникло много новых вариантов этого вируса. Есть два фактора, которые, по-видимому, помогли появлению более опасных штаммов. Во-первых, это огромное количество инфицированных людей во всем мире, в которых вирус может мутировать каждый раз при размножении. Во-вторых, у многих людей, особенно с хроническими заболеваниями, иммунная система слабая, поэтому при столкновении с ней вирус не уничтожается быстро, и у него есть время, чтобы выработать новые способы уклонения.

Но могут ли эти сценарии развития устойчивости быть характерны и для организмов домашних животных? Чтобы понять это, ученым сначала нужно знать, какое количество животных заболевают COVID-19. Это поможет выявить любой возможный скрытый резервуар вируса. Чтобы выяснить, какие виды восприимчивы к инфекции, ученые заражали животных в лаборатории и наблюдали за проявлением у них симптомов болезни. Это дало полное представление о том, какие именно животные могут быть заражены — к ним относятся кошки, хорьки, белоногие хомячки и белохвостые олени.

Большинство исследований естественных инфекций у животных были сосредоточены на кошках и собаках, так как эти виды живут наиболее тесно с людьми. Недавнее британское исследование показало , что только шесть из 377 домашних собак и кошек, протестированных в период с ноября 2020 года по февраль 2021 года, имели антитела, специфичные для SARS-CoV-2. Это означает, что инфекция не распространена и не остается незамеченной среди большинства наших домашних животных.

Результаты другого исследования в Нидерландах показали более высокий уровень антител у тестируемых животных (54 из 308 собак и кошек имели высокий титр антител к SARS-CoV-2). Это, вероятно, произошло из-за различных методов отбора проб. Авторы работ достаточно уверенно говорят, что наши домашние животные вряд ли будут выступать в качестве резервуара для опасных вариантов коронавируса.

По материалам The Conversation.

Существует ли вероятность возникновения новых штаммов коронавирусов у животных

Для того чтобы получше понять происхождение CoV2, давайте ещё раз взглянем на последовательности шиповидного белка у нашей троицы: CoV2, RaTG13 и панголина — сравним попарную разницу между ними (точками отмечены идентичные аминокислоты, красные буквы показывают разницу, а прочерки обозначают удалённые/добавленные аминокислоты):Невооружённым глазом видно, что в первой четверти сиквенса панголиний штамм далёк от CoV2 и RaTG13. Ну а RaTG13, если бы не участок в районе RBM (красный прямоугольник), был бы ооочень близок к CoV2. Но, как я уже говорил, тот самый участок у CoV2 ближе всего к панголиньему штамму.Кстати, а что там у других панголиньих штаммов? Давайте посмотрим. Ведь пока что мы анализировали только вирус, выделенный из панголинов, конфискованных таможней в 2019 году. А ещё была партия панголинов, конфискованных в 2017-ом, и у них тоже был выделен похожий штамм. Если сравнить RaTG13 с геномами вирусов из панголинов 2017 и 2019 годов, то тут тоже всё интересно:В первой четверти S белка панголиньи штаммы от 2017 года ближе к RaTG13 (и CoV2) чем их панголиний собрат от 2019-го (MP789). При этом, у всех трёх явный недавний общий предок в областях, выделенных зелёными прямоугольниками, и в этих областях RaTG13 и панголин-19 (MP789) к нему ближе, чем панголин-17, так как у него с RaTG13 несколько общих мутаций (обведены красными и синими эллипсами), которых не наблюдается у легенды-17. При этом RBM у всех трёх разный, и разный примерно в одинаковой пропорции, и в схожих местах.Возможно, уже после того как предки RaTG13 и MP789 разошлись, у MP789 произошла замена большого участка в первой четверти S белка (которой не произошло у RaTG13 и панголина-17), а остальная часть S белка у всех троих осталась общей. А потом пути генофондов RaTG13 и MP789 сошлись опять и в порыве страсти породили CoV2. Также вполне возможно, что предок RaTG13 является результатом рекомбинации предков панголиньих штаммов.Ещё любопытно видеть довольно уникальную одинаковую мутацию (QTQTNS) у RaTG13 и панголина-19 прямо перед тем местом, где у CoV2 находится новый furin cleavage site, возникший из-за врезки 4-х новых аминокислот в этом месте (PRRA). Если посмотреть на нуклеотидную последовательность вокруг этой одинаковой мутации, то видно, что RaTG13 и CoV2 по ней ближе друг к другу, чем к панголину-19, так как успели накопить несколько общих мутаций (выделены синим):Кстати, с Orf1ab у CoV2 тоже филогенетическая чехарда: 1a ближе к RaTG13, а вот 1b — к панголину-19:То есть получается, что предок CoV2 согрешил с общим предком панголина-19, как минимум, дважды? Впервые — когда он (вместе с общим предком с RaTG13) унаследовал Orf1ab и вторую часть шиповидного белка с QTQTNS мутацией, а вторично — когда приобрёл 1b вместе с RBM, уже отличающимся от RaTG13-шных. Нет, конечно, такое возможно и само по себе не особо примечательно — ведь эти вирусы мутируют и рекомбинируют постоянно. Другой вопрос, где именно летучемышиные и панголиньи вирусы могут друг с другом встречаться для таких оргий — в горных пещерах, “мокрых рынках”, приютах для конфискованных животных, или даже в лабораториях. Но давайте повременим с этими вопросами. Сначала рассмотрим самый бросающийся в глаза аспект нового вируса — врезку из 4-х аминокислот, превратившую его в супер-убийцу.

Каким образом научные исследования помогают понять происхождение человеческих коронавирусов

Вирусы семейства Coronaviridae способны вызывать заболевания как у людей, так и у животных. Однако степень их опасности для различных живых организмов неодинакова.

С помощью молекулярно-генетических исследований установлено, что коронавирусы делятся на три рода:

1. возбудители коронавирусной инфекции свиней, собак, инфекционного перитонита и коронавирусного энтерита кошек, коронавирусной инфекции человека;
2. возбудители коронавирусной инфекции у сельскохозяйственных животных, мышей и крыс, а также человека;
3. возбудители заболеваний птиц.

Большинство коронавирусов имеет узкий круг природных хозяев и не вызывает тяжёлого заболевания у представителей других видов. Так, по данным исследований, опасный для людей штамм коронавируса Ковид19 способен заражать кошек, но болезнь у них протекает бессимптомно или с минимальными проявлениями и быстро заканчивается выздоровлением. В то же время заражение штаммом коронавируса, специфичным для кошек, может привести к развитию опасного для жизни питомца заболевания.

Может ли человек заразиться коронавирусом от кошки?

Из всего многочисленного семейства коронавирусов опасность для здоровья человека представляют лишь 7 видов. Вирусы, вызывающие у кошек энтерит и инфекционный перитонит, в их число не входят. Люди коронавирусной инфекцией кошек не болеют и не заражаются. Кошки могут в отдельных случаях являться переносчиками штамма коронавируса SARS-CoV-2, который вызывает у человека заболевание COVID-19.

Формы коронавирусной инфекции у кошек

Различают две разновидности коронавирусной инфекции кошек — коронавирусный энтерит (FECV) и коронавирусный инфекционный перитонит кошек (FIP). Имеется предположение, что вирус, вызывающий инфекционный перитонит, возникает в результате мутации возбудителя коронавирусного энтерита. Несмотря на то, что возбудители являются родственными, они вызывают у кошек болезни, значительно отличающиеся по проявлениям, тяжести течения и прогнозу:

1. Коронавирусный энтерит — кишечное заболевание, которое у котят проявляется в виде острой диареи и чаще всего заканчивается выздоровлением в течение нескольких дней. У взрослых особей болезнь может протекать в лёгкой форме или бессимптомно.
2. Инфекционный перитонит кошек — особо опасное заболевание, которое наряду с панлейкопенией, вирусной лейкемией и иммунодефицитом кошек является одной из основных причин гибели домашних кошек от инфекций. Заболевание может протекать в экссудативной (выпотной) и пролиферативной (сухой) форме.

Пути заражения

Коронавирусная инфекция чаще обнаруживается у кошек, живущих большими группами (в крупных питомниках, приютах). Для котят обычно источником заражения становится их мать.

Заразиться могут питомцы любого возраста, но чаще заболевание обнаруживается у молодых особей от 3 месяцев до 3 лет и у пожилых в возрасте старше 10 лет.

Больные и инфицированные кошки выделяют вирус со слюной и фекалиями. Процесс его выделения начинается до появления у заражённой кошки симптомов болезни, что способствует распространению инфекции. После выздоровления животное продолжает выделять вирус во внешнюю среду от 1 до 9 месяцев. В отдельных случаях вирусоносительство сохраняется пожизненно.

Пути заражения:

• фекально-оральный — через инфицированный туалетный лоток, миски;
• контактный — при непосредственном общении с инфицированным животным или (значительно реже) через загрязнённые инфицированными фекалиями предметы обстановки и ухода.

Как можно предотвратить переход коронавирусов с животных на человека

С самого начала распространения COVID-19 владельцев домашних животных чрезвычайно волновало, болеют ли братья наши меньшие этой разновидностью коронавируса, как уберечь своих питомцев от заражения, могут ли их любимые коты и собаки заразить их самих и существует ли вакцина для животных. Эти вопросы корреспондент «АиФ-Черноземье» задал начальнику отдела противоэпизоотических мероприятий управления ветеринарии Липецкой области, кандидату ветеринарных наук Анатолию Фалькову.

Болеют, но не заражают

Екатерина Деревяшкина, «АиФ-Черноземье»: Анатолий Аркадьевич, считается, что пандемия COVID-19 началась с летучих мышей. Болеют ли животные коронавирусом?

Анатолий Фальков: Коронавирусы – это большое семейство вирусов. Они известны науке очень давно. Конечно, животные ими болеют – и сельскохозяйственные, и домашние. Но передавать вирус они могут только внутри своего вида, то есть одна кошка может заразить другую, а вот человека – нет. По крайней мере, на сегодняшний момент доказательств того, что животные могут распространять коронавирусы и заражать ими людей, не существует. Если бы животные были опасны с этой точки зрения для своих владельцев, мы об этом уже знали.

- Насколько «человеческий» COVID-19 опасен для наших питомцев?

- Конечно, это вирус новый, малоизученный, ведёт себя непредсказуемо. Но говорить о том, что он может передаваться от человека домашним животным и наоборот, мы не можем. На сегодняшний день официальных исследований, подтверждающих или опровергающих эту информацию, нет. На территории Липецкой области за всё время пандемии нашими государственными врачами не зарегистрировано ни одного животного с подозрением на COVID-19. За это же время у нас переболели тысячи людей, у многих из них есть кошки, собаки, но к нам за помощью они не обращались. Вывод напрашивается сам собой. Однако и совсем исключать возможность передачи COVID-19 нельзя, учитывая высокую способность коронавируса к мутациям.

- Если кошка или собака кашляет и чихает, что делать?

- Обязательно обратитесь к ветеринару, чтобы выяснить причину. Такими клиническими признаками могут проявляться разные заболевания, не только вирусные, но и бактериальные, и аллергические. Врач осмотрит животное, сделает необходимые тесты (специальные тест-системы для определения коронавирусной инфекции есть во всех государственных клиниках) и, если у него всё ещё останутся сомнения, отправит пробы биологического материала в лабораторию Россельхознадзора, чтобы исключить COVID-19. Не нужно самостоятельно ставить диагнозы и заниматься самолечением.

Вакцина для кота

- Как вести себя с домашним животным человеку, который болеет COVID-19? Нужно ли изолировать своего питомца?

- Я не вижу необходимости изолировать животное. Кошки и собаки привыкли находиться в определённом месте, для них это будет большой стресс, на фоне которого могут обостриться какие-то другие заболевания. Достаточно просто соблюдать меры предосторожности – мыть руки до и после общения с животным, не целовать его, не спать в одной постели. Но подчеркиваю, фактов передачи инфекции от человека домашним питомцам у нас не установлено.

- Какие симптомы могут указывать на наличие коронавирусной инфекции у питомца?

- Клинические признаки всех вирусных заболеваний у домашних животных примерно одинаковые – это изменение поведения (питомец вялый, отказывается от корма), повышение температуры, чихание и кашель, истечения из носа. В более тяжёлых случаях – затруднённое дыхание, которое может говорить о поражении лёгких. Тут уже нужна экстренная помощь.

- Существует ли вакцина от COVID-19 для животных?

- Насколько я знаю, она находится в стадии испытаний. Разработками занимается Всероссийский научно-исследовательский институт защиты животных во Владимире. Как сообщает Россельхознадзор, в октябре учёные приступили к клиническим испытаниям экспериментального образца вакцины от COVID-19 на 40 кошках и 40 собаках. Также в Липецкой области этим же институтом проводятся испытания вакцины на норках. Пока мы не можем сказать, хорошая она или плохая, защищает от коронавируса или нет, - ждём результатов.