Coronavirus Menagerie

Cary Ekosistem Araştırmaları Enstitüsü’nde hastalık ekoloğu olan Barbara Han, sorunun koronavirüsün hayvanlara yayılıp yayılmayacağının değil, ne zaman olacağı sorusu olduğunu biliyordu. Enfekte hayvanlarla ilgili ilk raporlar 2020’de ortaya çıktığından, sıradaki canlıların hangileri olabileceğini tahmin edecek bir yapay zeka modeli üzerinde çalışmaya başladı.

“Geri yayılacağını düşündüğümüzde, hangi türlere göz kulak olmamız gerektiğini tam olarak tahmin edebilmek gibi oldukça yüksek bir hedefimiz vardı” dedi Dr. Han. Ekibi çalışırken, yeni türlerdeki vakaların damlaması bir sele dönüştü: evlerde kediler ve köpekler ve çiftliklerde vizon. Virüs, hayvanat bahçelerine sızdı, olağan şüphelileri (kaplanlar ve aslanlar) ve daha şaşırtıcı türlere (Amerika’ya özgü ve bir lemur ile çaprazlanmış bir rakunu andıran coatimundi ve Güneydoğu Asya’ya ve Güneydoğu Asya’ya özgü olan binturong’a) bulaştı. yaşlı bir adamla çaprazlanmış bir rakunu andırıyor).

Dr. Han ve meslektaşları nihayetinde koronavirüsü barındırma ve yayma olasılığı en yüksek olan 540 memeli türü belirledi. Özellikle risk altındaki canlılar listesinde üst sıralarda yer alan ve Avrupa ile Kuzey Amerika’da yaygın olan kızıl tilkinin virüse duyarlı olacağından endişeliydi. “Birisinin bunu rapor etmesini bekliyoruz” dedi.

Aslında birkaç gün önce Colorado’daki araştırmacılar, virüsün laboratuvarda kızıl tilkileri enfekte etme kabiliyetinin kanıtlandığını açıklamıştı. “Oh hayır!” Dr. Han, bulgudan haberdar olduğunda haykırdı. “İşimde haklı olmak gerçekten berbat.”

Geçen sonbaharda, Iowa’daki ölü ak kuyruklu geyiklerden alınan doku örneklerini analiz eden bilim adamları, virüsün bu türlerde yaygın olduğunu buldular. Keşif, virüsün bir hayvan rezervuarına yerleşebileceği, mutasyona uğrayabileceği ve insanlara geri dönüşü de dahil olmak üzere diğer türlere yayılabileceği endişelerini yoğunlaştırdı. Ayrıca bir tavşan deliği açtı: Geyik sessizce koronavirüsü yayabilirse, başka ne olabilir? Ve başka ne olacak?

Paniğe gerek olmadığını söyleyen uzmanlar, suçun hayvanlarda olmadığını vurguluyor. Dr. Han, “Gerçekten, insanlar hayvanlara bulaşıyor ve şimdi hayvanlar hasta ve bazıları ölüyor” dedi.

Ancak risk altındaki türlerin belirlenmesi hem insan hem de hayvan sağlığının korunması açısından çok önemlidir. Aynı zamanda, çok çeşitli potansiyel olarak savunmasız türler ile zorlu bir bilimsel problemdir. Bilim adamları, hayvanat bahçelerinde, evlerde ve vahşi doğada sürekli, kaotik bir hesaplama tahminleri, laboratuvar verileri ve onaylanmış enfeksiyonları analiz etmelidir.

İdeal bir dünyada, bilim adamları potansiyel olarak duyarlı her popülasyonu izlerdi. Ancak gerçekte, en çok endişe duyulan türleri belirlemek ile virüs mutasyona uğrayıp varyantları ortaya çıktıkça geniş bir ağ oluşturmak arasında hassas bir denge kurmaya çalışıyorlar. Cornell Üniversitesi’nden bir virolog olan Dr. Diego Diel, “Kimsenin düşünmediği bir hayvan türü veya hayvan rezervuarı bulursanız bu beni şaşırtmaz” dedi.

Enfeksiyonun temelleri

Bilim adamları, duyarlı türleri belirlemek için çeşitli araçlar kullanır. Her yaklaşımın sınırlamaları vardır, ancak birlikte, hangi hayvanların risk altında olduğuna dair daha eksiksiz bir resim çizerler.

Bazı araştırma ekipleri, birçok türün hücrelerinin yüzeyinde bulunan bir protein olan ACE2 reseptörüne odaklanıyor. Koronavirüsün sivri çıkıntıları, bir kilitteki bir anahtar gibi bu reseptörlere bağlanmasına ve hücrelere girmesine izin verir.

2020’de bir grup bilim insanı, virüsün hangi türlere bulaşabileceğini belirlemek için çoğu memeli olan yüzlerce omurgalının ACE2 reseptörlerini insanlarınkiyle karşılaştırdı. (Kuşların, sürüngenlerin, balıkların ve amfibiyenlerin ACE2 reseptörleri endişe uyandıracak kadar bizimkilere benzemiyor.)

Üniversitede biyolog olan Harris A. Lewin “Şimdiye kadarki tahminler çok iyiydi” California, Davis ve çalışmanın bir yazarı, bir e-postada söyledi. Bilim adamları, örneğin, beyaz kuyruklu geyiklerin enfeksiyon için yüksek risk altında olduğunu tahmin ettiler.

Ancak bazı tahminler tamamen yanlış çıktı: Gazete, çiftlikteki vizonu “çok düşük” endişeli bir tür olarak tanımladı – ve ardından Nisan 2020’de virüs vizon çiftliklerini kasıp kavurdu.

Gerçekten de, ACE2 duyarlılığın yalnızca bir anlık görüntüsünü sunar. Tufts Üniversitesi’nden bir virolog olan Kaitlin Sawatzki bir e-postada, “Viral enfeksiyon ve bağışıklık, bir hücreye bağlanan bir virüsten çok daha karmaşıktır” dedi.

Ve dünyadaki yaklaşık 6.000 memeli türünden bilim adamları, bunlardan sadece birkaç yüzünün ACE2 reseptörlerini sıralayarak yanlı bir veri seti oluşturdu. Bu sıralanmış türler, deneylerde kullanılan model organizmaları, diğer hastalıkları taşıyan türleri ve karizmatik hayvanat bahçesi sakinlerini içerir, mutlaka insanların karşılaşma olasılığı en yüksek olan hayvanlar değildir.

“Bir sincaptan bir salgın ortaya çıksaydı, ‘Tanrım, bize ne oluyor? Bir sincabın temel biyolojisini bile ölçmedik” dedi.

Bu nedenle bilim adamları, ACE2 dizileri bilinmeyen hayvanlar için tahminlerde bulunmak için yaratıcı yollar bulmalıdır. ACE2 dizileri, kan basıncının düzenlenmesi gibi temel biyolojik işlevlerde çok önemli bir rol oynar. Dr. Han’ın ekibi, bir türün ne yediği ve gece olup olmadığı gibi temel yaşam öyküsü ayrıntılarını toplayarak, virüse bağlanma ve virüs bulaştırma olasılığı bulunanları belirlemek için bir makine öğrenimi algoritması eğiterek, virüse karşı duyarlılığı tahmin etmelerini sağladı. daha birçok memeli.

Bilim adamları, hayvan hücrelerine veya canlı hayvanlara virüs bulaştırmaya çalışarak laboratuvarda bu hesaplama tahminlerini test edebilirler. Bu tür deneyler, benzer görünebilecek türleri ayırt edebilir; Bir çalışma, geyik farelerinin virüsün orijinal versiyonuyla enfekte olabileceğini ve saçabileceğini, ev farelerinin yapamayacağını buldu.

Ancak bir hücre koleksiyonunda olanlar her zaman gerçek hayvanlarda meydana gelmez ve hayvanların tipik olarak yüksek dozda virüs aldığı bir laboratuvarda olanlar gerçek hayatı yansıtmayabilir. Örneğin, orijinal virüs domuz hücre dizilerinde çoğalabilse de, araştırmacılar, gerçek domuzların çok duyarlı görünmediğini buldu.

Bilim adamları, hayvanlara gerçek dünyada virüs bulaşıp bulaşmadığını öğrenmek için kanlarında koronavirüs antikorları arayarak seroloji çalışmaları olarak bilinen çalışmaları yapabilirler. Penn State’de veteriner mikrobiyoloğu olan Dr. Suresh Kuchipudi, “Seroloji, tarihsel maruziyete bakmamıza yardımcı oluyor” dedi.

Ak kuyruklu geyiklerde yaygın olarak bulunan antikorların keşfi, bilimsel alarm zillerini harekete geçirdi çünkü bu, birçok hayvanın zaten virüs tarafından enfekte olduğunu gösterdi. Araştırmacıları, kısa süre sonra buldukları servikslerde aktif enfeksiyonlar aramaya yönlendirdi.

Ancak serbest dolaşan hayvanlardan numune almak ve sürüntü almak zor ve zaman alıcı olabilir. Amerikan Kurtarma Planı kapsamında hayvanlarda hastalık gözetimi yapmak için 300 milyon dolar alan ABD Tarım Bakanlığı, şimdi hayvanat bahçelerinden, akvaryumlardan ve vahşi yaşam tesislerinden koronavirüs antikorları için analiz edilecek kan örnekleri göndermelerini istiyor.

Ve Dr. Sawatzki de dahil olmak üzere Tufts’taki araştırmacılar, kara ayılar, vaşaklar ve yüzlerce yarasa dahil olmak üzere eklektik bir yaratık koleksiyonunu temizlemek için vahşi yaşam rehabilitasyon uzmanlarını görevlendirdi. (Yarasa rehabilite edicileri, hayvanlardan elde edilmesi zor olabilen oral sürüntüler yerine genellikle guano numuneleri gönderirler. Dr. Sawatzki, “Çok küçük ağızları var” dedi.) Şimdiye kadar hepsi negatif çıktı.

Yarasalar, diğer koronavirüsler için rezervuar oldukları için bir endişe kaynağı olmuştur ve birçok bilim adamı, SARS-CoV-2’nin başlangıçta yarasalardan ortaya çıktığına inanmaktadır. Ancak bilim adamları, yarasa türlerinin inanılmaz derecede çeşitli olduğunu ve hepsinin virüse duyarlı görünmediğini söyledi – bilim adamları, en çok endişe duyulan hayvanların sezgisel olmayabileceğini hatırlattı.

Konuları karmaşık hale getirir, virüs statik değildir ve geçmiş varyantlarla enfeksiyona direnen hayvanlar yenilerine karşı savunmasız olabilir. Örneğin, orijinal koronavirüse veya Delta varyantına duyarlı olmayan laboratuvar fareleri Beta ve Gama’ya duyarlıydı.

Ontario’daki Guelph Üniversitesi’nde bulaşıcı hastalıklar veterineri olan Dr. Scott Weese, “Yeni ortaya çıkan hastalıkların sorunu bu” dedi. “Bir şey her değiştiğinde bilginizi sıfırlamaya devam etmelisiniz” diye ekledi.

Türlerin kısa bir listesi

Biyolojik duyarlılık bulmacanın yalnızca bir parçasıdır; Bir türün bir rezervuar haline gelip gelmemesi, bir dizi faktöre bağlıdır. Dünya Örgütü’nün hazırlık ve dayanıklılık bölümünün başkanı Dr. Keith Hamilton, “Bu onların sosyal davranışlarına, hayvanlar tarafından oluşturulan bağışıklık tepkisine, popülasyon büyüklüğüne, farklı hayvan popülasyonlarıyla olan bağlantılarına bağlıdır” dedi. Hayvan Sağlığı.

Ezici bir çoğunlukla insanlar tarafından bulaşan bir virüs için, bir türün bizimle olan ilişkisi son derece önemlidir. Nargilelerin ACE2 reseptörleri teknik olarak onları enfeksiyon açısından “yüksek risk” altına soksa da, bizimle karşılaşmaları pek olası değildir. Yine de, deniz memelileri, özellikle de esir olanlar için risk sıfır değildir: 2006’da, bir insan muhtemelen Kuzey Amerika’daki bir deniz parkındaki bir şişe burunlu yunusa MRSA bulaştırdı.

Ve evcil hayvanlar için risk çok açık. “Yiyecek paylaşan ve hasta olduklarında tabaklarını yalamalarına izin veren insanlardan köpeklerin bulaştığına dair hikayeler duyduk” dedi. Hayvanlardaki koronavirüs vakaları hakkında ulusal bir veri havuzu oluşturan Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerindeki Tek Sağlık Ofisi. “Ya da tuvaletten su içmek bile.”

Evcil köpekler, kediler ve hamsterların tümüne virüs bulaşabilir. Hong Kong’daki bir evcil hayvan mağazasındaki hamsterler büyük olasılıkla iki kişiye bulaştı ve tartışmalı bir hamster itlafına yol açtı.

Ancak evcil hayvanlarımıza bulaştırma ihtimalimiz, onların bize bulaştırmalarından çok daha fazla ve bilim adamları, bu enfeksiyonların çoğunun çıkmaz sokak olacağını tahmin ediyor. Bulaşıcı evcil hayvanlar da izole edilebilir. Dr. Hamilton, “Bir süre önce satın almış olabileceğiniz evdeki hamsterınız sizin için yüksek bir risk değil” dedi.

Bilim adamları, daha büyük bir endişenin, bizimle birlikte yaşayan ancak serbestçe dolaşan “peridomestik” türler olduğunu söyledi; Kuzey Amerika’da bunlara geyik fareleri, kızıl tilkiler ve vahşi kediler dahildir. Bu hayvanlar, insanlarla vahşi popülasyonlar arasında bir köprü görevi görerek virüsü karşılaşmayacağımız türlere yayabilir. Dr. Kuchipudi, diğer patojenler için rezervuar olan kemirgenlerin “kesinlikle listenin başında olması gerektiğini” söyledi.

Bu potansiyel tehdidi izlemek için, USDA ve diğer kurumlardan yetkililer, hayvanat bahçeleri, vahşi yaşam tesisleri içinde ve çevresinde yaşayan kemirgenler, kokarcalar, tilkiler ve opossumlar dahil olmak üzere bu hayvanların bazılarında virüs belirtileri arıyorlar. ve vizon çiftlikleri.

Küresel olarak, belirli tehdit altındaki türler de en büyük endişe kaynağıdır. Nebraska hayvanat bahçesindeki üç kar leoparı, koronavirüse yakalandıktan sonra öldü ve Hindistan’da vahşi bir leopar yavrusunun enfekte olduğu bulundu.

Turistlerle ve araştırmacılarla sıkça karşılaşan büyük maymunlar, diğer solunum yolu virüslerine karşı savunmasızdır. Davis, California Üniversitesi’nde vahşi yaşam veterineri olan Dr. Kirsten Gilardi, “Büyük maymunlar, insan patojenlerine karşı benzersiz bir şekilde hassastır, çünkü genetik olarak yakından akrabayız” dedi.

Şimdiye kadar vahşi maymunlarda koronavirüs enfeksiyonu bildirilmedi, ancak araştırmacılar hayvanları yakından izleyerek solunum yolu hastalıkları olanlardan dışkı örnekleri topluyor.

‘Uzun bir oyun’

Dr. Andrew, “Uzun bir oyun sorusu” dedi. Bowman, Ohio Eyalet Üniversitesi’nde veteriner epidemiyolog. “Virüsün önüne nasıl geçeriz ve potansiyel olarak bundan yıllar sonra, hattan neler olabileceğini anlamaya çalışırız?”

Hayvanlardaki mutasyonları ve türler arasında bulaşıp bulaşmadıklarını takip etmek için federal araştırmacılar, enfekte hayvanlardan alınan virüs örneklerini onlarla yakın temasta olan insanlardan alınan virüs numuneleriyle karşılaştırarak genomik gözetim yürütüyor.

Bazı araştırmacılar potansiyel varyantları analiz ediyor. Dr. Kuchipudi ve meslektaşları, neredeyse yeni mutasyon kalıpları üreten ve ardından virüsün, örneğin inekleri enfekte etme olasılığını artırıp artırmadıklarını değerlendiren bir hesaplama modeli oluşturdular. Bilim adamları daha sonra veritabanlarında bu mutasyonları izleyebilir ve diziler ortaya çıkarsa sığırları daha yakından gözlemleyebilir. Dr. Kuchipudi, “Bu bize sıralama verilerini anlamlandırmanın ve proaktif olarak tarama yapmanın bir yolunu verecek” dedi.

Bilim adamları ayrıca, bir hayvanın genetik materyali değiş tokuş eden ve yeni bir virüs oluşturan iki koronavirüs tarafından aynı anda enfekte olduğu uzun vadeli viral rekombinasyon tehdidinden endişe ediyor. Liverpool Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, SARS-CoV-2 dahil olmak üzere koronavirüslerin yeniden birleşebileceği potansiyel konakları tahmin eden bir model oluşturdu.

Virüsün bir adım önünde olmak, uzun vadeli finansman ve taahhüt gerektirecektir. Ancak bilim adamları, bu yatırımların şimdi yapılmasının diğer türlerdeki patojenleri izlemek için daha iyi sistemlerle ve hayvan sağlığının bizimkiyle nasıl bağlantılı olduğuna dair daha geniş bir anlayışla sonuçlanabileceğini söylüyor. Hatta uzmanların bir sonraki sağlık tehdidini hayvanlardan yayılmadan önce yakalamasına yardımcı olabilir.

“Çevremizdeki dünyayı daha iyi anlamaktan zarar gelmez,” dedi Dr. Han. “Artık gerçekten aşikar olan bu bilgiye yatırım yapmamak ve anlamamak sadece zarar verebilir.”