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为探究夏威夷禽痘病毒（Avipoxvirus）起源与演化，研究人员分析鸟样本，重构基因组，明确其与金丝雀痘病毒亲缘关系。
# 夏威夷禽痘病毒研究：溯源病毒，守护鸟类
在夏威夷的广袤群岛上，曾经生活着种类繁多、色彩斑斓的鸟类，它们构成了独特而迷人的生态景观。然而，自 19 世纪以来，一场悄无声息的灾难降临，许多本地鸟类种群数量急剧下降，甚至走向灭绝。在众多导致鸟类消亡的因素中，禽痘病毒（Avipoxvirus）和禽疟疾（Plasmodium relictum）这两种外来病原体备受关注，它们由外来蚊子传播，被认为是鸟类生存的重大威胁。
尽管禽疟疾对夏威夷鸟类的影响已得到较多研究，但禽痘病毒，尤其是夏威夷禽痘病毒，却一直未得到足够的研究。禽痘病毒会在鸟类的脚部、喙和眼睛周围造成损伤性病变，在实验室环境中，它能导致夏威夷本地陆鸟死亡。虽然在现存野生夏威夷陆鸟中，它导致的死亡率低于禽疟疾，但这并不意味着它在 19 世纪夏威夷鸟类种群减少和灭绝中没有发挥重要作用。有可能现存鸟类经过一个世纪已经适应了这种入侵病原体，或者病毒本身的毒力发生了变化。此前研究虽已发现夏威夷禽痘病毒存在不同毒株，但尚未对夏威夷类似金丝雀痘病毒毒株的基因组进行测序。
为了揭开夏威夷禽痘病毒的神秘面纱，明确其起源和演化历程，来自史密森尼国家动物园和保护生物学研究所保护基因组学中心等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《iScience》杂志上，为我们理解这一病毒对夏威夷鸟类的影响提供了关键线索。
研究人员开展此项研究运用了多种技术方法。首先，对样本进行 DNA 测序建库，样本来源包括 440 个夏威夷鸟类标本（现存血液样本和博物馆组织样本）以及部分对照样本。然后通过定制的 Nextflow 管道对测序文库进行筛选，查找禽痘病毒 DNA 证据，该过程涉及去除接头序列、合并序列、去除重复序列等一系列操作，并与禽痘病毒基因组数据库进行比对。对于部分样本，还进行了 DNA 损伤分析、序列比对以及构建系统发育树等操作，以确定病毒毒株及亲缘关系。
下面来看具体的研究结果：
一、筛选结果
研究人员对 719 个 DNA 文库进行筛选，其中 639 个来自夏威夷鸟类样本。最终有 7 个文库检测出禽痘病毒 DNA 序列，均来自博物馆标本的脚趾垫，而血液样本未检测到病毒序列。这 7 个阳性文库中，编号为 USNM 169333（1898 年采集的夏威夷绿雀 Chlorodrepanis virens 标本）和 CamMZ - 27/Cor/5/gg/8（1887 年采集的夏威夷乌鸦 Corvus hawaiiensis 标本）的两个样本产生的病毒序列较多，其他 5 个文库因序列数量少、覆盖度低无法进一步分析。同时，这两个样本都有痘病变的可见证据，且 DNA 特征符合百年历史 DNA，表明检测到的病毒感染是真实的历史感染，而非现代污染。
二、系统发育分析
基于 USNM 169333 样本，研究人员成功重构了近乎完整的历史基因组，CamMZ - 27/Cor/5/gg/8 样本则重构出部分基因组。通过将这些样本的禽痘病毒序列与不同禽痘病毒毒株（金丝雀痘病毒、鸡痘病毒、喜鹊痘病毒、企鹅痘病毒等）的参考基因组进行比对，发现几乎所有序列都与金丝雀痘病毒匹配度最高。例如，USNM 169333 样本中 99.4% 的序列映射到金丝雀痘病毒，其基因组序列覆盖了金丝雀痘病毒基因组参考的 98.1%，与金丝雀痘病毒的序列一致性达 99.6%；CamMZ - 27/Cor/5/gg/8 样本中 99.2% 的序列映射到金丝雀痘病毒，序列一致性为 99.4%。进一步对保守基因的分析以及构建系统发育树也证实，USNM 169333 样本的禽痘病毒毒株与金丝雀痘病毒最为相似，且其 4b 核心蛋白序列与 1998 年分离出的夏威夷类似金丝雀痘病毒簇 1 毒株相同，这表明该毒株自 19 世纪以来一直在夏威夷存在。
研究人员在讨论部分指出，此次研究成果具有多方面的重要意义。一方面，通过筛选 DNA 文库中的非目标序列（即 “捕获物” 序列），发现了有价值的病原体数据，这为今后研究提供了新的思路，建议在研究中不要轻易丢弃这些数据。另一方面，明确了夏威夷禽痘病毒与现存金丝雀痘病毒亲缘关系最近，表明其可能起源于 19 世纪引入的雀形目鸟类，而非之前认为的家禽。此外，研究还确定了 1887 年的夏威夷乌鸦样本是夏威夷群岛上最早经分子验证的禽痘病毒感染案例，比之前认定的 1900 年案例早了 13 年，这为研究病毒在夏威夷鸟类种群减少中的作用提供了重要证据，尽管目前还缺乏确凿证据表明禽痘病毒导致了夏威夷乌鸦的灭绝，但为后续研究指明了方向。
总的来说，这项研究成功重构了 1898 年夏威夷禽痘病毒的基因组，明确了其起源和演化关系，为深入了解禽痘病毒在夏威夷鸟类灭绝事件中的作用提供了重要依据，也为保护夏威夷独特的鸟类生物多样性提供了关键的理论支持。后续研究可进一步聚焦于夏威夷禽痘病毒的起源细节，以及病毒与宿主在过去 150 年中的共同演化过程，从而更全面地认识这一复杂的生态问题，为鸟类保护制定更有效的策略。
