高福院士团队研究揭示候鸟可携带SARS-CoV-2和MERS-CoV病毒，飞往全球

候鸟作为流感A病毒的自然储存库已被学界广泛认知，它们在跨洲迁徙途中能够将病毒传播至遥远的地理区域，不过这些长途飞行的鸟类是否会成为SARS-CoV-2和MERS-CoV等人类高致病性冠状病毒的携带者，这一直是悬而未决的问题。

2026年6月29日，中国科学院微生物研究所高福院士团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了一项题为“Genomic and structural evidence of SARS-CoV-2 and MERS-CoV in migratory birds”的研究论文，该研究通过宏转录组测序和PCR扩增技术，在我国候鸟粪便样本中鉴定出了三种近乎全长基因组的SARS-CoV-2变异株和一种部分基因组的MERS-CoV病毒，他们通过表面等离子体共振技术、冷冻电镜结构解析和假病毒入侵实验，系统揭示了候鸟ACE2受体与病毒刺突蛋白之间的相互作用机制。

研究团队于2021年4月和12月在我国鄱阳湖区域采集了候鸟粪便样本，同时在2022年6月收集了西藏地区的鸟类样本。通过宏转录组测序和RT-qPCR检测，他们从多个样本中发现了与SARS-CoV-2参考基因组具有100%核苷酸一致性的读段，并且这些样本经线粒体细胞色素c氧化酶亚基I基因扩增鉴定，确认均来自Tundra swan（冻原天鹅）。

研究团队运用RNA“jackhammering”扩增策略，从这些病毒载量极低的样本中成功获得了三段SARS-CoV-2基因组序列，分别命名为IMCAS_M1（覆盖度约61.5%）、IMCAS_M2（覆盖度约90.1%）和IMCAS_M3（覆盖度约94.2%），将三段序列合并后获得了覆盖度100%的全长基因组。这些序列与已知的SARS-CoV-2变异株的核苷酸一致性超过99%，系统发育分析表明它们并未归属于已确立的VOC进化支系，而是与来自土耳其的SARS-CoV-2分离株亲缘关系更近，同时与lineage B毒株具有较近的进化起源。

鉴于我国在2020至2021年间实施了严格的零COVID防控策略，Beta和Gamma变异株并未在国内形成本地传播，研究团队据此推测冻原天鹅携带病毒的可能原因是它们与其他感染了SARS-CoV-2的动物在栖息地发生了接触，因为猫、狗、水貂和白尾鹿等动物已被报道能够感染SARS-CoV-2。

研究团队对刺突蛋白受体结合域（RBD）的序列分析显示，IMCAS_M1和IMCAS_M3具有与Beta VOC完全相同的RBD突变特征，即K417N、E484K和N501Y三个关键氨基酸替换，而IMCAS_M2则携带与Gamma VOC一致的K417T、E484K和N501Y突变，并且所有三个毒株均检测到了D614G和Y655H替换。研究团队克隆表达了冻原天鹅（tsACE2）和黑天鹅（bsACE2）的ACE2受体蛋白，二者氨基酸序列一致性达99%，与人类ACE2的一致性约为65%。表面等离子体共振结合实验的结果显示，tsACE2和bsACE2均能够结合IMCAS_M1/M3和IMCAS_M2的RBD，平衡解离常数（KD）在微摩尔级别（约3至5 μM），同时它们也能结合Alpha VOC的RBD，却无法结合原始原型毒株的RBD。与此形成对照的是，人类ACE2与这些RBD的结合亲和力在纳摩尔级别（约4至7 nM），比鸟类ACE2的结合强了约三个数量级。冷冻电镜解析的复合物结构显示，tsACE2/IMCAS_M1-RBD复合物的分辨率为3.4 Å，bsACE2/IMCAS_M2-RBD复合物的分辨率为3.3 Å，结构分析揭示N501Y突变是Alpha RBD获得与天鹅ACE2结合能力的关键因素——酪氨酸501与ACE2的K353和Y41之间分别形成了氢键和π–π堆积相互作用，大大增强了结合界面的稳定性，而原型毒株的天冬酰胺501仅能与Y41形成单一的氢键。研究团队还发现tsACE2和bsACE2中的L79N和M82S替换（相较于人类ACE2）破坏了一个关键的疏水相互作用界面。在功能验证方面，研究团队构建了稳定表达tsACE2和bsACE2的HeLa细胞系，并利用携带GFP报告基因的SARS-CoV-2假病毒进行入侵实验，结果显示Alpha、Beta和Gamma变异株的假病毒均能够成功进入表达天鹅ACE2的细胞，而原型毒株的假病毒则无法进入这些细胞，这与SPR结合实验的结果完全吻合。

除了SARS-CoV-2的发现之外，研究团队还在斑头雁的粪便样本中鉴定出了一条MERS-CoV的部分基因组序列，命名为IMCAS_M4，覆盖度约70.0%（20,180 bp）。系统发育分析表明该序列归属于MERS-CoV的lineage 5进化支系，与来自沙特阿拉伯Hufuf地区的人类分离株亲缘关系最为接近，不过他们并未检测到MERS-CoV RBD与斑头雁DPP4受体之间的结合活性，这一问题有待后续深入探究。研究团队指出候鸟携带SARS-CoV-2和MERS-CoV的现象对公共卫生构成潜在威胁，因为候鸟的迁徙路线可以延伸至极地地区，它们排泄物中的病毒可能在寒冷环境中长期保存，未来冰川或永久冻土融化时这些被保存的病毒有可能被释放出来，给人类和其他动物带来难以预料的健康风险。另一方面，禽类中已经发现了多种gamma冠状病毒和delta冠状病毒，这些病毒与SARS-CoV-2或MERS-CoV在候鸟体内发生同源重组的可能性也不容忽视，研究团队呼吁在“One Health”框架下加强针对人类、野生动物和候鸟的冠状病毒监测工作。