कैसे वायरस जासूस एक प्रकोप की उत्पत्ति का पता लगाते हैं - और यह इतना मुश्किल क्यों है

कैसे वायरस जासूस एक प्रकोप की उत्पत्ति का पता लगाते हैं - और यह इतना मुश्किल क्यों है भविष्य की महामारियों की रोकथाम के लिए वायरल फैमिली ट्री की जांच की आवश्यकता है। Getty Images Plus के माध्यम से स्टॉकक्राफ्टर / आईस्टॉक

हर बार जब कोई बड़ी बीमारी फैलती है, तो वैज्ञानिकों और जनता का पहला सवाल यह होता है: "यह कहाँ से आया?"

COVID-19 जैसी भविष्य की महामारियों की भविष्यवाणी करने और उन्हें रोकने के लिए, शोधकर्ताओं को उन वायरस की उत्पत्ति का पता लगाने की आवश्यकता है जो उन्हें पैदा करते हैं। यह कोई मामूली काम नहीं है। एचआईवी की उत्पत्ति दुनिया भर में फैलने के 20 साल बाद तक यह स्पष्ट नहीं था। वैज्ञानिक अभी भी इबोला की उत्पत्ति के बारे में नहीं जानते हैं, भले ही इसके पास है 1970 के दशक के बाद से समय-समय पर महामारी का कारण बना.

एक के रूप में वायरल पारिस्थितिकी में विशेषज्ञ, मुझसे अक्सर पूछा जाता है कि वैज्ञानिक वायरस की उत्पत्ति का पता कैसे लगाते हैं। अपने काम में, मुझे कई नए वायरस और कुछ जाने-माने रोगजनक मिले हैं जो जंगली पौधों को संक्रमित करते हैं बिना किसी रोग के. पौधे हो, जानवर हो या इंसान, तरीके काफी हद तक एक जैसे ही होते हैं। एक वायरस की उत्पत्ति का पता लगाने में व्यापक फील्डवर्क, पूरी तरह से प्रयोगशाला परीक्षण और काफी भाग्य का संयोजन शामिल है।

वायरस जंगली जानवरों के मेजबान से इंसानों में कूदते हैं

कई वायरस और अन्य रोग एजेंट जो लोगों को संक्रमित करते हैं, वे जानवरों में उत्पन्न होते हैं। ये रोग हैं जूनोटिक, जिसका अर्थ है कि वे जानवरों के वायरस के कारण होते हैं जो लोगों के लिए कूद गए और मानव आबादी के माध्यम से फैलने के लिए अनुकूलित हुए।

पहले ज्ञात मानव संक्रमण के स्थान पर बीमार जानवरों का परीक्षण करके वायरल मूल खोज शुरू करना आकर्षक हो सकता है, लेकिन जंगली मेजबान अक्सर कोई लक्षण नहीं दिखाते हैं। वायरस और उनके मेजबान समय के साथ एक दूसरे के अनुकूल हो जाते हैं, इसलिए वायरस अक्सर तब तक स्पष्ट रोग लक्षण पैदा नहीं करते जब तक कि वे एक नई मेजबान प्रजाति में कूद गया. शोधकर्ता सिर्फ बीमार जानवरों की तलाश नहीं कर सकते।


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एक और समस्या यह है कि लोग और उनके खाद्य जानवर स्थिर नहीं हैं। जिस स्थान पर शोधकर्ता पहले संक्रमित व्यक्ति को ढूंढते हैं, जरूरी नहीं कि वह उस स्थान के करीब हो जहां सबसे पहले वायरस उभरा था। पीपीई में शोधकर्ता प्रयोगशाला में पिपेट पकड़े हुए। वायरल उत्पत्ति का पता लगाने में एक चुनौती मानव और जानवरों के नमूनों की विस्तृत श्रृंखला है जिन्हें एकत्र करने और परीक्षण करने की आवश्यकता है। गेटी इमेज के माध्यम से लुईस अल्वारेज़ / डिजिटलविज़न

COVID-19 के मामले में, चमगादड़ एक स्पष्ट पहली जगह थी। वे कई कोरोनवीरस के लिए जाने जाते हैं और सार्स और जैसे अन्य जूनोटिक रोगों के संभावित स्रोत हैं एमईआरएस.

SARS-CoV-2 के लिए, जो वायरस COVID-19 का कारण बनता है, निकटतम रिश्तेदार वैज्ञानिकों ने अब तक पाया है बैटकोव आरएटीजी13. यह वायरस 2011 और 2012 में वुहान वायरोलॉजी इंस्टीट्यूट के वायरोलॉजिस्ट द्वारा खोजे गए बैट कोरोनविर्यूज़ के संग्रह का हिस्सा है। वायरोलॉजिस्ट चमगादड़ों में SARS से संबंधित कोरोनावायरस की तलाश कर रहे थे 1 में SARS-CoV-2003 महामारी. उन्होंने वुहान में संस्थान की प्रयोगशाला से लगभग 932 मील (1,500 किलोमीटर) की दूरी पर युन्नान प्रांत में एक साइट पर चमगादड़ से मल के नमूने और गले के स्वाब एकत्र किए, जहां वे आगे के अध्ययन के लिए नमूने वापस लाए।

यह जांचने के लिए कि क्या बैट कोरोनावायरस लोगों में फैल सकता है, शोधकर्ताओं ने बंदर के गुर्दे की कोशिकाओं को संक्रमित किया और मानव ट्यूमर-व्युत्पन्न कोशिकाएं युन्नान के नमूनों के साथ। उन्होंने पाया कि इस संग्रह के कई वायरस हो सकते हैं मानव कोशिकाओं में प्रतिकृति, जिसका अर्थ है कि वे संभावित रूप से बिना किसी मध्यवर्ती मेजबान के सीधे चमगादड़ से मनुष्यों में प्रेषित हो सकते हैं। हालांकि, चमगादड़ और लोग अक्सर सीधे संपर्क में नहीं आते हैं, इसलिए एक मध्यवर्ती मेजबान की अभी भी काफी संभावना है।

निकटतम रिश्तेदारों को ढूँढना

अगला कदम यह निर्धारित करना है कि एक संदिग्ध वन्यजीव वायरस का इंसानों को संक्रमित करने से कितना गहरा संबंध है। वैज्ञानिक ऐसा वायरस के आनुवंशिक अनुक्रम का पता लगाकर करते हैं, जिसमें बुनियादी बिल्डिंग ब्लॉक्स के क्रम को निर्धारित करना शामिल है, या न्यूक्लियोटाइड, जो जीनोम बनाते हैं। जितने अधिक न्यूक्लियोटाइड दो आनुवंशिक अनुक्रम साझा करते हैं, वे उतने ही निकट से संबंधित होते हैं।

बैट कोरोनावायरस RaTG13 की जेनेटिक सीक्वेंसिंग ने दिखाया कि यह खत्म हो गया है 96% समान SARS-CoV-2 को। समानता के इस स्तर का मतलब है कि RaTG13, SARS-CoV-2 के काफी करीबी रिश्तेदार है, जो इस बात की पुष्टि करता है कि SARS-CoV-2 की उत्पत्ति शायद चमगादड़ों में हुई है, लेकिन अभी भी प्रत्यक्ष पूर्वज होने के लिए बहुत दूर है। एक और मेजबान होने की संभावना थी जिसने चमगादड़ से वायरस को पकड़ा और इसे मनुष्यों तक पहुँचाया। श्वासयंत्र, दस्ताने और हेडलैम्प पहने हुए व्यक्ति प्रकाश तक बल्ला पकड़े हुए है। चमगादड़ और मनुष्यों के बीच मध्यवर्ती मेजबान को खोजने के लिए, शोधकर्ताओं को एक बड़ा जाल डालना होगा और कई अलग-अलग जानवरों का नमूना लेना होगा। एपी फोटो/सिल्विया इज़क्विएर्डो

चूंकि COVID-19 के कुछ शुरुआती मामले वुहान में वन्यजीव बाजार से जुड़े लोगों में पाए गए थे, इसलिए ऐसी अटकलें थीं कि इस बाजार का एक जंगली जानवर चमगादड़ और इंसानों के बीच का मेजबान था। हालांकि, शोधकर्ता कोरोनावायरस कभी नहीं मिला बाजार से पशुओं में

इसी तरह, जब एक संबंधित कोरोनावायरस की पहचान की गई थी pangolins दक्षिणी चीन में एक तस्करी विरोधी अभियान में जब्त किए गए, कई लोग इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि SARS-CoV-2 चमगादड़ से पैंगोलिन से इंसानों में कूद गया था। पैंगोलिन वायरस SARS-CoV-91 के समान केवल 2% पाया गया, हालांकि, यह मानव वायरस का प्रत्यक्ष पूर्वज होने की संभावना नहीं है।

SARS-CoV-2 की उत्पत्ति को इंगित करने के लिए, बहुत अधिक जंगली नमूनों को एकत्र करने की आवश्यकता है। यह एक मुश्किल काम है - चमगादड़ का नमूना लेना समय लेने वाला है और आकस्मिक संक्रमण के खिलाफ सख्त सावधानियों की आवश्यकता है। चूंकि सार्स से संबंधित कोरोनावायरस पाए जाते हैं पूरे एशिया में चमगादड़, थाईलैंड और जापान सहित, बहुत छोटी सुई की खोज करना एक बहुत बड़ा भूसा है।

SARS-CoV-2 . के लिए फैमिली ट्री बनाना

वायरल उत्पत्ति और आंदोलन की पहेली को सुलझाने के लिए, वैज्ञानिकों को न केवल लापता टुकड़ों को ढूंढना है, बल्कि यह भी पता लगाना है कि वे सभी एक साथ कैसे फिट होते हैं। इसके लिए मानव संक्रमणों से वायरल नमूने एकत्र करने और उन आनुवंशिक अनुक्रमों की एक दूसरे से और अन्य पशु-व्युत्पन्न वायरस से तुलना करने की आवश्यकता है।

यह निर्धारित करने के लिए कि ये वायरल नमूने एक-दूसरे से कैसे संबंधित हैं, शोधकर्ता वायरस के वंश वृक्ष के निर्माण के लिए कंप्यूटर उपकरणों का उपयोग करते हैं, या फिलोजेनी. शोधकर्ता प्रत्येक वायरल नमूने के आनुवंशिक अनुक्रमों की तुलना करते हैं और आनुवंशिक समानता और अंतर को संरेखित और रैंकिंग करके संबंध बनाते हैं।

वायरस के प्रत्यक्ष पूर्वज, सबसे बड़ी आनुवंशिक समानता को साझा करते हुए, इसके माता-पिता के रूप में सोचा जा सकता है। समान मूल अनुक्रम को साझा करने वाले वेरिएंट, लेकिन उन्हें एक-दूसरे से अलग बनाने के लिए पर्याप्त परिवर्तन के साथ भाई-बहन की तरह हैं। SARS-CoV-2 के मामले में, दक्षिण अफ़्रीकी संस्करण, बी.1.351, और यूके संस्करण, बी.1.1.7, भाई-बहन हैं।

एक परिवार के पेड़ का निर्माण इस तथ्य से जटिल है कि विभिन्न विश्लेषण पैरामीटर अलग-अलग परिणाम दे सकते हैं: आनुवंशिक अनुक्रमों का एक ही सेट दो बहुत अलग परिवार के पेड़ पैदा कर सकता है। एक ही आनुवंशिक अनुक्रम के लिए निर्मित दो अलग-अलग फ़ाइलोजेनेटिक पेड़ों का उदाहरण शीर्ष पर छह काल्पनिक विषाणुओं के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम दिखाए गए हैं। नीचे दो अलग-अलग कार्यक्रमों का उपयोग करके बनाए गए इन वायरस के दो पारिवारिक पेड़ हैं। बाईं ओर का पेड़ केवल प्रतिशत पहचान का उपयोग करता है, जबकि दाईं ओर का पेड़ यह भी विचार करता है कि क्या दो अनुक्रम समान वर्ण साझा करते हैं। मर्लिन रोसिंक, सीसी द्वारा एनडी

SARS-CoV-2 के लिए, फ़ाइलोजेनेटिक विश्लेषण विशेष रूप से कठिन साबित होता है। हालांकि हजारों SARS-CoV-2 अनुक्रम अब उपलब्ध हैं, वे एक दूसरे से पर्याप्त रूप से भिन्न नहीं हैं एक स्पष्ट चित्र बनाएं वे एक दूसरे से कैसे संबंधित हैं।

वर्तमान बहस: वाइल्ड होस्ट या लैब स्पिलओवर?

क्या SARS-CoV-2 को किसी रिसर्च लैब से जारी किया जा सकता था? हालांकि वर्तमान प्रमाण तात्पर्य यह है कि ऐसा नहीं है, 18 प्रमुख वायरोलॉजिस्ट ने हाल ही में सुझाव दिया कि यह प्रश्न होना चाहिए आगे की जांच.

हालाँकि SARS-CoV-2 को एक प्रयोगशाला में इंजीनियर किए जाने की अटकलें लगाई जा रही हैं, लेकिन यह संभावना बहुत कम लगती है। SARS-CoV-13 के साथ जंगली RaTG2 के आनुवंशिक अनुक्रम की तुलना करते समय, जीनोम में अंतर बेतरतीब ढंग से फैल जाता है। एक इंजीनियर वायरस में, परिवर्तनों के स्पष्ट ब्लॉक होंगे जो प्रतिनिधित्व करते हैं पेश किए गए क्रम एक अलग वायरल स्रोत से।

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SARS-CoV-2 जीनोम में एक अनूठा क्रम है जो स्पाइक प्रोटीन के एक हिस्से के लिए कोड करता है जो लोगों को संक्रमित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। दिलचस्प बात यह है कि इसी तरह का क्रम MERS कोरोनावायरस में पाया जाता है कि COVID-19 जैसी बीमारी का कारण बनता है.

हालांकि यह स्पष्ट नहीं है कि SARS-CoV-2 ने इन अनुक्रमों को कैसे प्राप्त किया, वायरल विकास से पता चलता है कि वे प्राकृतिक प्रक्रियाओं से उत्पन्न हुए हैं। वायरस परिवर्तन जमा करें या तो अन्य वायरस और उनके मेजबानों के साथ आनुवंशिक आदान-प्रदान द्वारा, या प्रतिकृति के दौरान यादृच्छिक गलतियों द्वारा। वायरस जो आनुवंशिक परिवर्तन प्राप्त करते हैं जो उन्हें एक प्रजनन लाभ आम तौर पर इसे प्रतिकृति के माध्यम से पारित करना जारी रखेगा। यह कि MERS और SARS-CoV-2 जीनोम के इस हिस्से में एक समान अनुक्रम साझा करते हैं, यह बताता है कि यह स्वाभाविक रूप से दोनों में विकसित हुआ और फैलता है क्योंकि यह उन्हें मानव कोशिकाओं को संक्रमित करने में मदद करता है।

यहाँ से कहाँ जाएं?

SARS-CoV-2 की उत्पत्ति का पता लगाने से हमें भविष्य की महामारियों को समझने और भविष्यवाणी करने के लिए सुराग मिल सकता है, लेकिन हम कभी नहीं जान सकते कि यह कहां से आया है। भले ही SARS-CoV-2 इंसानों में कैसे पहुंचा, यह अभी यहीं है, और शायद यहीं रहने के लिए है। आगे बढ़ते हुए, शोधकर्ताओं को इसके प्रसार की निगरानी जारी रखने और अधिक से अधिक लोगों को टीका लगवाने की आवश्यकता है।

के बारे में लेखक

मर्लिन जे। रोसिनक, प्लांट पैथोलॉजी और पर्यावरण माइक्रोबायोलॉजी के प्रोफेसर, पेन स्टेट
 
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यह आलेख मूल पर दिखाई दिया वार्तालाप

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