人畜共患病病毒流行前的自然选择动态

人畜共患病病毒由脊椎动物宿主库传播至人类，是人类病毒性流行病的主要起源，埃博拉病毒，新冠病毒等均在此列。传统认知认为这类病毒需先在宿主中完成适应性进化，才能实现人际传播并引发疫情。

学界对人畜共患病病毒的适应性进化存在两种对立假说，一是病毒需在宿主库或中间宿主完成适应性进化才能引发人间疫情，二是部分宿主库中的病毒本身已具备人际传播能力，无需额外适应。目前缺乏直接证据验证假说，而基于病毒基因组的进化模式分析成为探究该问题的关键间接手段。

2026年3月6日，加利福尼亚大学圣迭戈分校Joel O. Wertheim/Jennifer L. Havens团队联合天普大学 Sergei L. Kosakovsky Pond团队在国际期刊Cell 发表题为Dynamics of natural selection preceding human viral epidemics and pandemics 的研究论文。

该研究利用系统发育框架分析了多种人畜共患病病毒在跨物种传播前后的自然选择特征，发现病毒适应性进化并非人畜共患病病毒引发疫情的必要前提，SARS-CoV-2 在出现人际传播前未发生选择压力的改变，而 1977 年 H1N1 流感的重现则伴随实验室传代特征的选择信号。研究还建立了基于系统发育的选择制度分析方法，为识别病毒跨物种传播或实验室传代的进化信号提供了新工具，为防控新发病毒性传染病提供了科研和临床层面的理论参考。

正 文

研究人员首先基于 RELAX 框架拓展出可解释重组和重配的多区域分析方法，以此表征自然选择强度的变化，该方法通过非同义替换与同义替换的比值 ω 衡量选择压力，同时用参数 K 判断选择强度的放松或增强。研究人员将病毒进化分为宿主库进化、跨物种传播前的茎分支进化、人间疫情早期进化三个阶段，选取正黏病毒科，丝状病毒科，痘病毒科和冠状病毒科的多种人畜共患病病毒为研究对象，包括 2009 年 H1N1 流感，埃博拉病毒，马尔堡病毒，猴痘病毒，SARS-CoV 和 SARS-CoV-2，系统分析各病毒不同进化阶段的选择制度变化。研究人员同时选取实验室传代的病毒作为对照，包括 1977 年重现的 H1N1 流感，减毒疫苗株等，验证该分析方法对人工选择信号的识别能力。

为了验证人畜共患病病毒在跨物种传播前是否存在适应性进化的选择信号，研究人员对各病毒的茎分支选择压力与宿主库进行对比分析。研究发现新冠病毒（SARS-CoV-2）在引发人间疫情前的茎分支阶段，未检测到选择强度的显著改变，其选择制度与蝙蝠宿主库中的病毒无明显差异，说明该病毒未在中间宿主中经历长期的适应性进化。埃博拉病毒，马尔堡病毒和 2009 年 H1N1 流感的茎分支选择压力同样与宿主库无显著差异，仅 SARS-CoV 在中间宿主果子狸中出现了选择压力的放松，这与该病毒在果子狸中存在长期传播的背景一致。而作为对照的 1977 年 H1N1 流感，其茎分支出现了显著的选择放松，与实验室传代的病毒选择特征高度相似。

研究人员进一步分析病毒跨物种传播后的选择制度变化及实验室传代病毒的选择特征，得出最终结论。研究发现所有人畜共患病病毒在引发人间疫情后，均出现了选择压力的显著改变，如 2009 年 H1N1 流感和埃博拉病毒在人际传播阶段出现选择放松，猴痘病毒则出现选择增强，说明病毒在人类宿主中会快速发生适应性进化。实验室传代或人工选择的病毒均表现出独特的选择信号，实验室传代的流感病毒，麻疹减毒疫苗株等出现显著的选择放松，而人工定向选择的 H5N1 流感则出现选择制度的改变，证明该方法能有效识别实验室传代的进化信号。研究还通过敏感性分析验证了方法的可靠性，发现该方法可在病毒基因组多样性有限的情况下检测选择压力变化，且对宿主库样本的抽样偏差具有较强鲁棒性。

量化人畜共患流行病的选择制度

总 结

总的来说，该研究通过拓展 RELAX 系统发育分析框架，系统解析了多种人畜共患病病毒在跨物种传播前后的自然选择动态，明确病毒在宿主库中的适应性进化并非引发人间疫情的必要前提，SARS-CoV-2 等多数病毒可直接由宿主库传播至人类并引发疫情，仅 SARS-CoV 因在中间宿主中长期传播出现选择压力改变。研究还发现 1977 年 H1N1 流感的重现存在实验室传代的选择信号，且所有病毒在人际传播后会快速发生适应性进化，同时验证了该分析方法对实验室传代信号的识别能力和可靠性。该研究颠覆了人畜共患病病毒引发疫情需先经历适应性进化的传统认知，建立了可检测病毒跨物种传播或实验室传代进化信号的系统发育分析方法，为探究病毒性传染病的起源提供了新的研究工具，也为新发人畜共患病的监测和防控提供了重要的理论依据，对降低病毒性传染病的流行风险具有重要的科研和应用价值。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00171-6