Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Lần đầu tiên sử dụng các kỹ thuật phát sinh gen cho thấy bộ gen vi rút ‘tổ tiên’ gần nhất với loài dơi không phải là loại vi rút chiếm ưu thế của Vũ Hán. Nghiên cứu đã lập biểu đồ ‘siêu tân tinh’ của COVID-19 thông qua các đột biến gen khi nó lan từ Trung Quốc và Châu Á đến Úc, Châu Âu và Bắc Mỹ. Các nhà nghiên cứu cho biết phương pháp của họ có thể được sử dụng để giúp xác định các nguồn lây nhiễm này.
Các nhà nghiên cứu từ Cambridge, Anh và Đức đã tái tạo lại “con đường tiến hóa” ban đầu của COVID-19 ở người – khi nhiễm trùng lây lan từ Vũ Hán ra châu Âu và Bắc Mỹ – bằng cách sử dụng các kỹ thuật mạng di truyền.
Bằng cách phân tích 160 bộ gen virus hoàn chỉnh đầu tiên được giải trình tự từ bệnh nhân ở người, các nhà khoa học đã lập bản đồ một số sự lây lan ban đầu của coronavirus mới thông qua các đột biến của nó, tạo ra các dòng virus khác nhau.
Tiến sĩ Peter Forster, tác giả chính của Đại học Cambridge cho biết: “Có quá nhiều đột biến nhanh chóng để theo dõi gọn gàng cây gia đình COVID-19. Chúng tôi đã sử dụng thuật toán mạng toán học để trực quan hóa tất cả các cây hợp lý”.
Những kỹ thuật này hầu hết được biết đến để lập bản đồ di chuyển của quần thể người tiền sử thông qua DNA. Các nhà khoa học nghĩ rằng đây là lần đầu tiên chúng được sử dụng để theo dõi các con đường lây nhiễm của một loại coronavirus như COVID-19.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ bộ gen virus được lấy mẫu từ khắp nơi trên thế giới trong khoảng thời gian từ ngày 24 tháng 12 năm 2019 đến ngày 4 tháng 3 năm 2020. Nghiên cứu đã tiết lộ ba “biến thể” khác nhau của COVID-19 bao gồm các cụm dòng dõi có liên quan chặt chẽ với nhau, chúng được gắn nhãn ‘A’, ‘ B ‘và’ C ‘.
Forster và các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng loại COVID-19 gần nhất với loại được phát hiện trên loài dơi – loại ‘A’, “bộ gen virus gốc ở người” – có mặt ở Vũ Hán nhưng đáng ngạc nhiên không phải là loại virus chiếm ưu thế của thành phố.
Các phiên bản đột biến của ‘A’ đã được nhìn thấy ở người Mỹ được báo cáo là đã sống ở Vũ Hán và một số lượng lớn vi-rút loại A đã được tìm thấy ở các bệnh nhân từ Hoa Kỳ và Úc.
Loại vi rút chính của Vũ Hán, ‘B’, phổ biến ở các bệnh nhân từ khắp Đông Á. Tuy nhiên các nhà nghiên cứu cho biết, các biến thể đã không đi xa hơn khu vực mà không có đột biến tiếp theo – ngụ ý một “sự kiện sáng lập” ở Vũ Hán, hoặc “kháng chiến” chống lại loại COVID-19 này bên ngoài Đông Á.
Biến thể ‘C’ là loại chính của châu Âu, được tìm thấy ở những bệnh nhân đầu từ Pháp, Ý, Thụy Điển và Anh. Nó không có trong mẫu nghiên cứu Trung Quốc đại lục nhưng được thấy ở Singapore, Hồng Kông và Hàn Quốc.
Phân tích mới cũng cho thấy rằng một trong những lần giới thiệu sớm nhất về virus vào Ý đã xuất hiện thông qua ca nhiễm Đức đầu tiên vào ngày 27 tháng 1 và rằng một con đường lây nhiễm sớm khác của Ý có liên quan đến một “cụm Singapore”.
Điều quan trọng, các nhà nghiên cứu nói rằng các kỹ thuật mạng di truyền của họ đã vạch ra chính xác các đường lây nhiễm đã được thiết lập: các đột biến và dòng virus đã nối các dấu chấm giữa các trường hợp đã biết.
Do đó, các nhà khoa học cho rằng các phương pháp “phát sinh gen” này có thể được áp dụng cho trình tự bộ gen coronavirus mới nhất để giúp dự đoán các điểm nóng trong tương lai về truyền bệnh và tăng đột biến.
“Phân tích mạng lưới phát sinh gen có khả năng giúp xác định các nguồn lây nhiễm COVID-19 không có nguồn gốc, sau đó có thể được kiểm dịch để ngăn chặn sự lây lan của căn bệnh này trên toàn thế giới”, Forster, một thành viên của Viện nghiên cứu khảo cổ McDonald tại Cambridge cũng như Học viện giáo dục thường xuyên của trường đại học.
Những phát hiện được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science ( PNAS ). Phần mềm được sử dụng trong nghiên cứu cũng như phân loại và đếm cho hơn 1.000 bộ gen coronavirus có sẵn miễn phí tại http: //www.fluxus-t Technology.com .
Các biến thể ‘A’, liên quan chặt chẽ nhất đến virus được tìm thấy ở cả dơi và tê tê, được các nhà nghiên cứu mô tả là “căn nguyên của sự bùng phát”. Loại ‘B’ có nguồn gốc từ ‘A’, được phân tách bằng hai đột biến, sau đó ‘C’ lần lượt là “con gái” của ‘B’.
Các nhà nghiên cứu cho biết việc bản địa hóa biến thể ‘B’ sang Đông Á có thể xuất phát từ “hiệu ứng sáng lập”: một tắc nghẽn di truyền xảy ra khi trong trường hợp với một loại virus mới được hình thành từ một nhóm nhiễm trùng nhỏ, biệt lập.
Forster lập luận rằng có một lời giải thích khác đáng để xem xét. “Virus loại B Vũ Hán có thể thích nghi về mặt miễn dịch hoặc môi trường với một bộ phận lớn dân số Đông Á. Nó có thể cần phải đột biến để vượt qua sự kháng thuốc bên ngoài Đông Á. Chúng ta dường như thấy tốc độ đột biến ở Đông Á chậm hơn so với những nơi khác, ở giai đoạn ban đầu này. “
Ông nói thêm: “Mạng lưới virus mà chúng tôi đã nêu chi tiết là một ảnh chụp nhanh về giai đoạn đầu của dịch bệnh trước khi các con đường tiến hóa của COVID-19 bị che khuất bởi vô số đột biến. Nó giống như bắt một siêu tân tinh bất khả xâm phạm.”
Kể từ khi nghiên cứu PNAS ngày nay được thực hiện, nhóm nghiên cứu đã mở rộng phân tích của mình lên 1.001 bộ gen. Mặc dù chưa được đánh giá ngang hàng, Forster cho biết công trình mới nhất cho thấy rằng sự lây nhiễm và lây lan đầu tiên ở người của COVID-19 xảy ra vào giữa tháng 9 đến đầu tháng 12.
Các phương pháp mạng phát sinh được các nhà nghiên cứu sử dụng – cho phép hình dung hàng trăm cây tiến hóa đồng thời trong một biểu đồ đơn giản – được tiên phong ở New Zealand vào năm 1979, sau đó được các nhà toán học người Đức phát triển vào những năm 1990.
Những kỹ thuật này đã thu hút sự chú ý của nhà khảo cổ học, giáo sư Colin Renfrew, đồng tác giả của nghiên cứu PNAS mới , vào năm 1998. Renfrew tiếp tục thành lập một trong những nhóm nghiên cứu khảo cổ học đầu tiên trên thế giới tại Đại học Cambridge.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Cambridge . Câu chuyện gốc được cấp phép theo Giấy phép Creative Commons . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :