中文编译：加拿大西安大略大学 William Ding
最近，让人谈虎色变的新型冠状病毒袭击了全球，给成千上万的人们带来了无尽的混乱与恐慌，民间广泛流传着各式各样的阴谋论，日前，国际权威的《自然医学》杂志刊发了美英澳等多国顶尖科学家的最新研究成果：新冠病毒是自然产物，人类还不具备人工合成这种病毒的能力。
若读者对该原文感兴趣，可以点击此链接。
为了便于大家能充分理解这篇科学论文的价值，小编决定对文中的相关专业名词和生物学基本知识做一些延伸阅读和解释，以飨读者。
基础知识点1：中心法则
由弗朗西斯·克里克于1958年提出的中心法则主要指生物的遗传信息是从DNA（脱氧核糖核酸）通过转录传递给RNA（核糖核酸），再从RNA通过翻译传递给蛋白质的过程。所有具有细胞的生物都必须遵循这条中心法则，通过DNA至RNA至氨基酸（最终折叠成为蛋白质）的方式来传递信息。当然，也存在着些许例外，比如部分病毒通过RNA复制或RNA至DNA的逆转录等方式进行信息传递。
DNA通常因其较高的稳定性用来储存遗传信息，RNA在大多数物种中起到信息传递的作用，而能够真正影响细胞内的工作的化学物质则属由氨基酸折叠而形成的蛋白质。
论文中所提到的“基因组”由“基因序列”组成，指物种所有基因中储存的遗传信息。“基因序列”则指一段能够生产遗传产物（RNA或是蛋白质）的核酸序列（DNA或是RNA）。2019新型冠状病毒的基因组由正义单链RNA（+ssRNA）组成，所以它主要通过RNA复制和将RNA翻译成氨基酸从而折叠成为蛋白质的方式进行复制（“繁殖”）。
基础知识点2：物种演化论
众所周知，由查尔斯·罗伯特·达尔文所书写的的《物种起源》无疑为现代生物学做出了杰出的贡献。达尔文在其中所描绘的物竞天择演化更是成为了人们耳熟能详的“进化论”。
而所谓的“进化论”则并非真正的物种“进化”。更为贴切的说法应是物种演化。物种演化的狭义解释是指一个物种中的一些个体无意中产生了特定的基因突变（多数基因突变是有害的（例如导致细胞癌变），一部分是无害的，少数有有益的）并获得了特定特征（详细内容请请查看这个边栏！（中文版敬请期待!）），之后这些个体在其生活的特定环境压力下因其独有的特征而因祸得福，逐渐取代了别的不具有因这种基因突变产生的特征的个体，成为本物种的主流。久而久之，物种中拥有这种特征的个体数量逐渐增长，最终代替原有物种通过自然选择的方式分支成为了一支全新的物种。
举一个例子，北极熊的祖先并不拥有一身雪白的绒毛，但是历史上北极熊的祖先的部分个体因偶然的基因突变产生了白色的绒毛，从而能以北极的满山冰霜与白雪作为掩护进行捕食，能获得比其余的没有白色毛发的北极熊祖先更多的资源并能产下更多的子嗣。久而久之，这支熊群当中就只剩下了拥有白色毛发的熊，从而成为了人们熟知的北极熊。
当然，物种也可以通过许多别的方式（例如性择理论）进行演化。值得注意的是，自然选择是作用于物种个体的生存和繁衍之上的，并也是自然选择是致使物种演化的工具之一，而物种演化则是指种群特征的变化，是自然选择之后的产物。
另外一个非常重要的概念在于物种演化并非物种“进化”，因为这些由基因突变所导致的特征并不一定能为这些个体带来利益。若引用之前提到的例子，如果将北极熊放置到撒哈拉大沙漠中生存，北极熊的白色绒毛和庞大身躯则会大大降低其生存和繁殖能力，从而致使北极熊这个种群产生变化或灭绝。
最后小编想补充一点，虽然物种演化看似只允许具有有利于它在其生存环境中存活和繁殖的特征，但事实却并非如此。以之前所提及的北极熊一例来说，其毛发颜色无需洁白无瑕，其毛发只要能够使北极熊能够更好地在北极生存即可，无须精益求精，因为个别特征（例如硕大或微小的体型）在当代物种生活的环境下可能对其有利，但具有此特征的下一代物种则有可能因为环境变化而导致其特征对其产生有害的影响，不利其生存和繁衍。
基础知识点3：冠状病毒与2019新型冠状病毒
冠状病毒是一种病毒家族的统称，其中也包括人们耳熟能详的新型冠状病毒。冠状病毒家族中的病毒主要通过其病毒脂质外膜上的糖蛋白（S蛋白为主）与人体细胞膜表面的血管紧张素转化酶2（Angiotensin-converting enzyme 2（ACE2）相结合，使细胞“相信”病毒是人体内的有益物质。从而再通过病毒脂质外膜与人体细胞膜相融合的方式进入人类细胞。因为人类细胞对外界物质非常挑剔，只有在于外界蛋白成功结合后才可将外界物质拖入体内，所以冠状病毒的糖蛋白中由特定氨基酸所组成的“受体结合域”则是病毒进入人类细胞的关键因素。就好比病毒糖蛋白上的受体结合域（钥匙上的特定凹凸齿）与人类的ACE2受体（特定的锁）相结合。
进入人类细胞后，冠状病毒会通过细胞（也称宿主）的核糖体对其部分的RNA基因组进行翻译形成复制酶，再通过复制酶复制自己的RNA基因组以备不时之需（类似于游戏存档）。而剩余的RNA基因组则被用来翻译成大量的氨基酸，从而形成蛋白质。而病毒之所以需要蛋白质的主要原因是因为蛋白组成“成熟”病毒颗粒的关键部分。冠状病毒本身需要由蛋白质形成病毒外壳以及形成之前提到的糖蛋白（例如S蛋白）用来维持其“生命周期”。不仅如此，冠状病毒会在从宿主细胞的内质网膜中获得自身的病毒外膜并在宿主细胞的高尔基体中组装完成病毒颗粒。在“一切组装完毕”之后最终离开宿主细胞去感染下一个健康细胞。
另外，论文中提到的弗林蛋白酶，是冠状病毒颗粒的组装过程中的一环。弗林蛋白酶是宿主细胞内的一种可以切割位于高尔基体表面冠状病毒蛋白的蛋白酶。被切割后的病毒蛋白可以通过自身组装的方式最终形成“成熟”的病毒颗粒，从而离开细胞并感染更多的健康细胞。
（以下均为小编根据Lasya Vankayala一书相关资料的编辑，你可以通过此链接阅读原文。）
斯克里普斯（Scripps）研究院: 新冠病毒并非人工产物
你可能听说过以下有关新冠病毒（SARS-CoV-2又名nCoV-19） 的阴谋论：这个导致新冠病毒肺炎（COVID19）的病毒是一种在实验室中合成并泄漏的生化武器，是攻击他人的大杀器。
来自斯克里普斯（Scripps）研究院、爱丁堡大学、哥伦比亚大学、悉尼大学、杜兰大学和扎尔根（Zalgen）实验室的科学家们最近在《自然医学》杂志上发表了一篇否定此类阴谋论的文章，不仅用实验数据推翻这种谣言，并且得出了一个十分重要的结论:
“根据我们分析的数据可以清晰表明，新冠病毒并非实验室产物或可被人类蓄意合成的病毒。”——安徒生，拉姆伯特，利普金，霍姆斯，加里。《自然医学》杂志(2020)
除以上的重要结论以外（如果您愿意的话，可以再读一遍），这份出版后的研究报告还揭示了通过对新冠病毒的研究中所获得的其它一些重要结论：这项研究是全球性的合作成果。这意味着来自世界各地最优秀的专家们正在齐心协力地寻找着能解决新冠病毒的新方法。本文是一个专业团队的努力成果，他们在研究中取得了巨大突破。
现在让我们来研读这篇学术报告……
报告起始部分简述了冠状病毒家族，并将此背景信息与科学家们所进行的研究相结合：新冠病毒不仅仅是一种冠状病毒，它还是目前已知的第七种可以感染人类的冠状病毒。在这7种病毒中，有4种（HKU1、NL63、OC43以及229E）可在人体内引起相对较轻的症状。剩下的三种冠状病毒分别是SARS冠状病毒（SARS-CoV）(又名SARS，是为导致2003年全球爆发非典型肺炎的病毒)，MERS冠状病毒（MERS-CoV），以及导致如今全球性流行病的罪魁祸首——新冠病毒（SARS-CoV-2，也被称作nCoV-19）。而这三种冠状病毒都能导致更为严重的疾病。
(此处值得注意的是新冠病毒（SARS-CoV-2或nCoV-19）指的是病毒本身，而新冠病毒肺炎（COVID-19）则是指由这种病毒所导致的疾病。换句话说，COVID-19是疾病症状的名称，而SARS-CoV-2和nCoV-19则是其病因的名称。)
文中作者声明他们已经对病毒的基因组数据进行了比较分析。这意味着他们已经研究了新冠病毒的基因序列（又称遗传密码），并将其与其他的类似病毒基因序列进行了比对。如此一来，科学家们可以从中寻得病毒的源头以及它发展到今天地步的一系列诱因。这就好比拼图游戏，或者在犯罪现场进行追踪调查。简单而言，科学家们利用基因组测序给自己提供了一些线索，并以此作为破解此谜团的钥匙。
(这篇研究报告讨论了很多关于基因突变的内容，这意味着本篇新冠病毒论文的解读也将涉及到许多有关基因突变的内容。如果你想知道更多关于基因变异的信息，例如它是如何工作的，意味着什么，那么请查看这个边栏！（中文版敬请期待!）)
研究团队从对新冠病毒的基因序列调查中发现了很多令人惊叹的信息。他们首先强调了新冠病毒基因组中两个十分重要的发现：
1. 受体结合域的突变
这是什么意思呢？病毒的受体结合域 （receptor-binding domain （RBD）是病毒进入细胞的关键要素。可以简单理解为，病毒上有钥匙，可以打开我们人类细胞上的锁，病毒打开门后，进入了人体细胞，从而把健康细胞感染称病毒细胞，再进行复制，进而再去进入其他健康细胞。
应该说，人体细胞对进出的化学物质非常挑剔：细胞膜（覆盖细胞的一层脂肪膜）表面具有需要特定密码才可进入的大门（蛋白质）以及其它各种各样的障碍。因此病毒必须通过欺骗细胞膜上的筛选系统才可进入。病毒把受体结合域当成一把万能钥匙，将其附着于细胞表面的一种蛋白质上，利用这种办法把自己拉入并感染细胞。新冠病毒的受体结合域与细胞膜表面的血管紧张素转化酶2（Angiotensin-converting enzyme 2（ACE2））（血管紧张素转化酶2是存在于人体肺泡内的一种细胞表面蛋白质）相结合并以此进入细胞内部。因此，这种病毒的目标是肺部细胞，所以新冠病毒被人们普遍称作新冠病毒肺炎。通过这种方式，病毒的受体结合域既可视作进入细胞的钥匙，也可作为病毒寻找合适细胞宿主的导航定位系统。
SARS冠状病毒类型的病毒受体结合域中有6种氨基酸，它们就像钥匙齿一样能与细胞膜上特定的蛋白质“锁”相结合并以此进入细胞。科学家们发现新冠病毒的病毒受体结合域发生了突变，使得这6种氨基酸中的5种变成了不同的氨基酸。这种变化使得新冠病毒的病毒受体结合域很容易与人类、雪貂、和猫体内的ACE2受体非常紧密地结合在一起，并以此进入和感染细胞。所以无论导致这5种氨基酸产生变化的基因突变是因为何种原因（无论自然选择还是人为造成的）造成的，对病毒的传播来说都是有利的，而对人类来说则是致命的。
值得庆幸的是，科学家们从受体结合域的突变结果中分析得出结论：这些突变并不是由人类干预引起的。他们之所以能得出这一点结论，是因为人类根本不知道这5种氨基酸的突变会使病毒能够更加轻易地与人类细胞相结合。科学家们有许多非常先进的电脑系统用来预测特定基因突变后将如何改变蛋白质或病毒的工作方式。当他们把突变后的5种氨基酸序列输入这类电脑系统时，电脑预测结果竟显示这些氨基酸突变并不适合于病毒用来与人类细胞相结合。如果通过电脑来预测突变哪些氨基酸才能获得相同结果的话，电脑的预算结果则与如今的5种氨基酸突变大相径庭。由此，科学家们得出结论：能与人类的ACE2受体紧密结合的新冠病毒的受体结合域是自然选择的产物，而非科学家在实验室里的发明。
2. 多碱基弗林蛋白酶切割位点与O链聚糖
这专业名词真是拗口！简单来说，科学家们发现了新冠病毒上的一段具有碱性pH值（pH>7）的氨基酸（又称切割位点），而这些氨基酸可以被人体细胞内一种叫做“弗林蛋白酶”的分子剪刀剪断。通常在其他病毒中，这决定了其传染性以及病毒能感染的物种类别。在病毒上添加这种切割位点往往会使病毒更具致病性（能够导致疾病），而这种切割位点的出现有时甚至能让MERS冠状病毒一类的病毒从被感染蝙蝠细胞中转移并感染人类细胞。
科学家们还在这个碱性氨基酸序列的起始部分发现了一种叫做脯氨酸的特殊氨基酸。脯氨酸的作用是使得蛋白质以一种有利于向附近其他氨基酸的氧分子中添加聚糖的方式进行折叠。它在新冠病毒中的确切功能尚且不是非常清楚，但许多病毒都倾向于使用这种方式来避开宿主免疫系统的攻击。这也为证明新冠病毒并非实验室产物提供了另一个有力证据：为了演化出能够躲避宿主免疫系统的方法，新冠病毒必须在具有免疫系统的物种中进行养殖，而通常实验室中所使用的细胞培养液种是根本没有人造免疫系统的。
随后，科学家们又提出了推翻“新冠病毒为实验室产物”理论的最为重要的证据：新冠病毒并不是由通过重组实验室中的病毒基本骨架而形成的。无论在哪个学术领域当中都不可能出现“无中生有”的情况，而科学也不例外。如果新冠病毒真的是在实验室中制造出来的，那么它必须建立在已有病毒的基本骨架之上。这些病毒的基本骨架应作为这些 “病毒架构师”建造新冠病毒时必备的建造蓝图，使他们能将各种令人厌恶的“蛋白利器”加入新冠病毒中。科学界确实存在着一些针对乙型冠状病毒的逆向遗传系统（病毒的基本骨架），但是新冠病毒的基因序列中并没有任何实验室中曾经使用过的基本病毒骨架，也没有使用过可用病毒骨架的痕迹。
从这些发现中，科学家们提出了关于新冠病毒的起源的三种假设。
假设1： 新冠病毒在动物宿主中通过自然选择的方式进行演化，然后转移到了人类身上
新冠病毒与蝙蝠体内SARS冠状病毒一类的病毒非常相似。RaTG13是一种来自蝙蝠的冠状病毒，其与新冠病毒的基因序列相似度高达96%。然而，RaTG13的病毒受体结合域中并没有与新冠病毒相同的基因突变，意味着这种蝙蝠病毒无法有效地感染人类细胞。
除此以外，马来西亚穿山甲体内也可带有冠状病毒，它们的一些冠状病毒有着非常类似于新冠病毒的病毒受体结合域。在马来西亚穿山甲体内的部分冠状病毒中，其病毒受体结合域也具有相同的6个关键氨基酸残基。这表明新冠病毒很有可能是自然选择的产物。以穿山甲为例，它已经在自然选择的作用下演化了一次。
这一理论表明新冠病毒的前体病毒是在高种群密度的动物宿主中演化而来的（因为如果事实并非如此，病毒的传播和复制将不足以有效地进行自然演化），而且这个作为病毒宿主的物种应也具有一种与人类ACE2基因非常相似的基因。虽然这种带有新冠病毒前体病毒的物种和潜在的前体病毒还未被发现，但这并不意味着它们不存在。蝙蝠与其他物种身上许多不同的冠状病毒还未被取样，科学家们推测的这种前体病毒完全有可能存在，而发现这种前体病毒仅仅只是时间问题。
假设2：新冠病毒先从动物身上转移到人类身上，然后通过自然选择进行演化
在这个理论当中，新冠病毒的一个祖先首先进入人体，然后经过在许多轮未被监测到的人与人的病毒传播过程中产生一系列的基因突变，通过适应宿主体内的环境和自然选择的方式，产生了前文提到的新的病毒受体结合域和多碱基弗林蛋白酶切割位点。在这些崭新的、能与细胞膜表面受体蛋白ACE-2产生紧密结合的病毒受体结合域和多碱基弗林蛋白酶切割位点出现以前，新冠病毒完全有可能因为太弱而不能在人体中产生任何可被检测到的影响。一旦病毒演化出这些特征并能成功适应人类细胞，那么它们就会开始在人体中大量复制并引发更多的病例，最终被人类发现。
至今为止，所有已被测序过的新冠病毒的基因组都具有相同的遗传特征，这意味着所有的病毒都来自于一个拥有这些特征的共同祖先（这些特征指能与细胞膜表面受体蛋白ACE-2产生紧密结合的病毒受体结合域以及多碱基弗林蛋白酶切割位点）。因为穿山甲病毒的病毒受体结合域与新冠病毒基因组中的病毒受体结合域非常相似，所以病毒受体结合域可能在新冠病毒感染人类之前就早已存在。这意味着在这一理论中，多碱基弗林蛋白酶切割位点必须通过人与人之间的相互传播才可演化。
新冠病毒于2019年11月底至2019年12月初出现。如果这一理论是正确的，那么它将意味着在新冠病毒在被人类发现之前还有一段未被科学界发现的人体传播历史。如果病毒从动物传播到人类，在人与人之间传播一小段时间后再传播回动物体内，那么病毒就有可能在短暂的人与人传播期间悄然声息地演化出这种多碱基弗林蛋白酶切割位点。
假设3.在病毒传播中筛选
世界上有很多研究都集中在蝙蝠身上类似于SARS冠状病毒类型的病毒上。了解了这一点之后，科学家们才可展开调查病毒从实验室逃逸的可能性。
科学家们承认，在实验室养殖的细胞中含有的新冠病毒在迭代（生长和增殖）过程中理论上是有可能获得前文提到的病毒受体结合域中的基因突变的。然而，之前提到科学家们发现穿山甲体内的冠状病毒中存在着一种近乎相同的病毒受体结合域，这更有力地解释了新冠病毒可能是通过在其基因组内进行基因重组等过程中获得这些突变的。
相关研究人员还指出，多碱基弗林蛋白酶切割位点与O链聚糖和“实验室逃脱论”相悖。在实验室中生成新冠病毒需要分离出一种与其基因组高度相似的母体病毒，这在任何现有的科学研究报告文献中都未曾被描述过。不仅如此，若想要生产多碱基弗林蛋白酶切割位点，就需要在拥有与人类非常相似的ACE2受体的细胞或动物体内培养这种病毒。而这些实验模型也从出现于任何现有文献中。更重要的是（如上所述），O链糖基化必须通过在具有免疫系统的物种体内培养此病毒才有可能发生并导致以上提到的5种氨基酸的基因突变，而实验室中养殖的细胞是无法形成人体内的免疫系统的。
基于上述证据，科学家们得出结论：新冠病毒并不是一种由人为故意操纵而产生的病毒。病毒的所有显著特征，包括能与细胞膜表面受体蛋白ACE-2产生紧密结合的病毒受体结合域以及多碱基弗林蛋白酶切割位点，都仅发现于自然界中，而能够组成优化的病毒受体结合域的5种氨基酸残基是实验室计算机程序永远无法预测的。更重要的是，在新冠病毒基因序列中没有发现使用过当前唯一可用的乙型冠状病毒的逆向遗传系统（基本病毒骨架）的痕迹，这些证据都表明在这种病毒的病毒史中不存在被人为合成的可能性。
综上所述，这些科学家们做了一项令人难以置信的工作，而这篇研究报告对于针对新冠病毒的研究是极为重要的。这篇研究报告于2020年3月17日发表到了互联网上，无疑有助于消除因阴谋论所造成的恐惧。
当然，这也是科学家们每天都在为人类光明而战的一个例子。
