La biogeografía global de los betacoronavirus de origen murciélago

En un estudio reciente publicado en EcoEvoRxiv* servidor de preimpresión, los investigadores desarrollaron un marco espacial y cuantitativo para explorar la biogeografía y mapear el riesgo evolutivo de los coronavirus beta de origen murciélago (βCoV) como el síndrome respiratorio agudo severo CoV (SARS-CoV), SARS-CoV -2 y el Medio East CoV (MERS-CoV) basado en la teoría del mosaico geográfico de la coevolución (GMTC).

Fondo

La evolución de los patógenos es uno de los aspectos menos predecibles de la aparición de enfermedades. Las regiones altamente propensas a la aparición de CoV de murciélagos son aquellas donde los grupos de patógenos son genéticamente diversos, con una alta propensión a la transmisión de virus entre especies. La identificación de zonas de emergencia de alto riesgo puede beneficiar tanto la conservación de murciélagos como la prevención de pandemias.

sobre el estudio

En el presente estudio, los investigadores intentaron determinar la asociación entre la dinámica macroevolutiva y la biogeografía de la macroecología y la interacción simbiótica mediante la evaluación de riesgos basada en GMTC de aparición de βCoV de origen murciélago (SARS-CoV, SARS-CoV-2 y MERS-CoV). ).

Se desarrolló un sistema trivariado para la evaluación de riesgos que vinculaba los mecanismos GMTC con aspectos de la interacción virus-huésped, como (i) propensión a compartir virus, (ii) diversidad filogenética del huésped y (iii) singularidad del huésped. Las tasas de intercambio viral entre las comunidades anfitrionas representaron el potencial para las interacciones huésped-virus, es decir, las regiones de intercambio constante de anfitriones virales podrían ser puntos fríos para la coevolución.

El aspecto de la propensión a compartir virus representó que la transmisión virtual frecuente entre especies puede considerarse como amortiguadores de presión de selección, mientras que las tasas de intercambio reducidas pueden permitir que las trayectorias de especialización viral simultáneas coexistan en una comunidad. Las diversidades filogenéticas de los huéspedes se consideraron un indicador de las variaciones inmunitarias antagonistas virales (el mosaico seleccionado) y comprendían historias evolutivas muy diversas que exponen a los virus a variaciones en las características inmunológicas del huésped.

La singularidad de la comunidad huésped se basó en la exposición a características heterogéneas del huésped que podrían conducir a la creación de ramas evolutivas virales altamente únicas. Las comunidades de murciélagos localmente distintas representaron el potencial de exposición del virus a nuevas características del huésped (p. ej., variaciones en la secuencia del receptor). El sistema de evaluación de riesgos trivariado se combinó con procesos de transmisión como los contactos entre animales y humanos y la prevalencia de virus en los reservorios para identificar y mapear factores evolutivos para determinar los riesgos de aparición de CoV de murciélagos a partir de murciélagos.

Resultados

El riesgo de emergencia fue máximo en condiciones de alta diversidad filogenética (virus expuestos a diferentes clados de hospedadores), mayor singularidad del hospedador (exposición del virus a características nuevas y heterogéneas del hospedador) e intercambio viral medio o bajo (coevolución independiente del hospedador-virus, aunque los virus divergentes pueden recombinarse) . Los principios de GMTC indicaron que las áreas geográficas de alto riesgo eran distintas de los puntos fríos y los puntos calientes ricos en poblaciones anfitrionas.

Los ensamblajes comunitarios de murciélagos fueron responsables del mosaico evolutivo viral global. Los distintos subgrupos geográficos fueron el sur de Asia y el sudeste de Asia; la costa mediterránea, Asia oriental (incluido el norte de China) y Asia occidental; Eurasia por encima de 40 norte; y América Latina y África. Se encontró una alta tasa de co-divergencia en América Latina, que contrasta con una alta distinción viral y riqueza de huéspedes, pero se observó un bajo intercambio viral en el sudeste asiático.

La estructura podría explicar patrones como grupos únicos de merbecovirus en el Neotrópico (especialmente el Amazonas), una variante divergente de norovirus detectada recientemente en Madagascar y, de suma importancia, diversos puntos críticos en el sudeste asiático, el Medio Oriente y la subregión. Regiones del Sahara de África correspondientes a la región de eventos zoonóticos anteriores.

La mayor parte de Europa y América del Sur se identificaron como regiones de bajo riesgo, mientras que la costa norte de Australia y Malasia se identificaron como regiones de alto riesgo. La India, el sudeste asiático y las regiones subsaharianas de África han sido identificadas como regiones de alto riesgo debido a la superposición entre la población humana y las oportunidades de transmisión de βCoV entre especies en el entorno natural.

El equipo mencionó que el SARS-CoV-2 se originó a partir de una variante del sarbecovirus en Indochina que no se caracterizó mucho antes de la pandemia del SARS-CoV-2, y el SARS-CoV se originó a partir de murciélagos de herradura que residían en cuevas de Yunnan. El equipo informó una mayor prevalencia de MERS-CoV en Oriente Medio y África Oriental, aunque la transmisión de murciélago a camello es incierta.

El patrón general de distinción filogenética de βCoV fue bastante distinto de la riqueza de hospedadores de murciélagos y la distinción filogenética. América Central y del Sur tenían los huéspedes y virus distintos más evolutivos, seguidos de puntos críticos secundarios en las regiones del Valle del Rift y partes del sudeste asiático. Las regiones de alto intercambio viral, como Eurasia por encima de 30 en el norte y América Latina, tendrían menores riesgos de emergencia zoonótica.

Las regiones que comprenden hosts individuales con una alta proporción viral pueden conducir a la creación de puntos de acceso facilitada por la codivergencia viral. La asociación entre los grupos de patógenos y el riesgo de emergencia zoonótica estuvo mediada por el contacto humano-animal (probabilidad de desbordamiento) y las oportunidades de transmisión horizontal (transformación de desbordamiento a probabilidad epidémica).

Especies de murciélagos merbecovirus del Nuevo Mundo, como mormoopidae, filostomidos, y molosos pueden considerarse anfitriones de la coevolución de βCoV. Rhinolophidae (murciélagos de herradura) eran reservorios de sarbecovirus similares al SARS. Se observaron puntos críticos enriquecidos en el huésped y diversidad de virus en el sudeste asiático, considerando la radiación adaptativa del virus a través del cambio de huésped como factores de riqueza de murciélagos.

Conclusión

En general, los resultados del estudio destacaron la dinámica coevolutiva de los βCoV de murciélago utilizando un marco espacial y mostraron que la biogeografía de los murciélagos y los βCoV eran en gran medida consistentes con distintos puntos críticos. Se pueden formar mosaicos coevolutivos a escala local en regiones cofilogenéticas, y los paisajes humanos han filtrado la geografía del riesgo de emergencia. El marco puede ayudar en la identificación de puntos críticos potenciales de alto riesgo, como África occidental e India, y puede contribuir a comprender la diversificación y evolución del virus en función de la ecología del huésped.

*Noticias importantes

EcoEvoRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica o el comportamiento relacionado con la salud ni tratarse como información establecida.