Since the first outbreak of the novel pneumonia (COVID-19) in Wuhan (China), a lot of conjectures have been formulated as to the origin of the causative virus, SARS-CoV-2, which is the seventh coronavirus known to infect humans. Some of these include accidental escapes of the virus from research laboratories, but also conspiracy theories suggesting the virus was engineered and calculatingly manipulated in order to decimate the world population. As is often the case, the most plausible answer lies in science, and more specifically genetics/genomics. A recent article published in Nature examines the genomic features of the virus, refuting the fake news that SARS-CoV-2 originated in a lab and suggesting that is indeed the result of natural selection.
SARS-CoV-2 is a spherical virus characterised by several surface “spikes”, conferring it its signature crown-like structure and coronavirus appellation. These spikes (S) contain two functional domains: a receptor binding domain, which allows the virus to “dock” on the surface of the host cell, and a second domain which mediates the fusion of the viral and cell membranes, resulting in the entry of virus particles in the cell. The Nature article analyses the notable genetic characteristics of these two components in SARS-CoV-2 and discusses possible scenarios which may have led to their emergence and consequent spread of the virus among human beings.
Docking on human cells: mutations in the receptor-binding domain
Structural studies and biochemical experiments have revealed that the spikes of SARS-CoV-2 appear to have a receptor-binding domain (RBD) that has a particularly high affinity for the human receptor ACE2. Angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) is a protein expressed on the surface of cells lining the interior of the lungs and intestine, which has been shown to be the main entry point into human cells for several coronaviruses, including SARS-CoV-2. Nevertheless, the RBD of SARS-CoV-2 is very different from the RBD of the coronavirus responsible for the 2003 SARS outbreak, which was known to be ideal for binding receptors on human cells. This led the scientists to assume that the high affinity of the SARS-CoV2 spike protein for ACE2 is most likely the result of natural selection, which gave rise to a mutant but equally optimal RBD. Hence, it is highly unlikely that SARS-CoV-2 was purposefully created in a lab, since a potential perpetrator could not have predicted that such an RBD would be able to bind to human cells so well.
Infecting the cell: leveraging on human molecular “scissors”
Once the virus has docked on the host cell through the RBD-ACE2 interaction, it needs to enter the cell in order to replicate inside it. This occurs when the spike protein gets “cut” by specific enzymes of the host cell, resulting in the fusion of the viral membrane with the cell membrane. This cutting process – known as cleavage – is the factor that determines whether a virus can effectively cross species and infect humans. Coronaviruses that can dock on a human cell but whose spikes are not cleaved by human “scissor” enzymes cannot enter the cell, therefore proving harmless for humans. In the case of SARS-CoV-2, studies have shown the presence on the spike protein of a cleavage site between the RBD and the domain responsible for mediating the fusion between membranes. This cleavage site is recognised by a specific type of “scissor” enzymes, furin proteases, and is known as furin cleavage site. Furin proteases are abundant in the human respiratory tract, and it is possible that the SARS-CoV-2 spike is cleaved by them, consequently allowing the virus to efficiently infect human cells. By comparison, one of the closest coronaviruses to SARS-CoV-2 does not display the furin cleavage site, further suggesting that SARS-CoV-2 cannot have been engineered intentionally in a lab based on a closely-related existing coronavirus.
Natural selection as a plausible origin
If not specifically engineered as part of a conspiracy or experimental research gone awry, then where does SARS-CoV-2 come from? The authors of the Nature publication offer two possible theories: natural selection in an animal host before the virus jumped to humans, and natural selection in humans following this jump.
As many early cases of COVID-19 were traced back to the Huanan market in Wuhan, it is possible that an animal source present at this location served as a reservoir host – a sort of incubator which could have generated the precursor of the SARS-CoV- 2. Indeed, given the high similarity of SARS-CoV- 2 to various bat coronaviruses, it is likely that bats fulfilled this role. However, even the most genetically similar bat coronavirus displays a different RBD to that of the SARS-CoV-2, implying that it cannot bind efficiently to human cells. In parallel, pangolins (scaly anteaters), contain coronaviruses that exhibit a very similar RBD, despite being generally less genetically similar to the SARS-CoV-2. These observations show that natural selection took place, mixing the different genetic elements of the two coronaviruses and giving rise to a novel “super powerful” spike protein perfectly able to bind to human cells and infect them. Nevertheless, neither of the two coronaviruses display the furin cleavage site, suggesting that this element could have originated through genetic recombination and mutations by a natural evolutionary process.
It is also possible that the progenitor of SARS-CoV-2 jumped into humans, acquiring both the RBD and the furin cleavage site through adaptation during undetected human-to-human transmission, leading to the current pandemic. Since the pangolin coronavirus has a similar RBD, it is likely that the virus that jumped into humans also had this feature. As for the furin cleavage site, it is possible it originated during the first transmissions from human to human.
All in all, further research is needed to confirm one of these scenarios and to precisely elucidate the early events that led to the emergence of the SARS-CoV-2 and ensuing worldwide pandemic. This is particularly important if the host reservoir was an animal species, since understanding how an animal virus jumped boundaries to infect humans so productively will help reduce risks of future recurrences.
Wir verwenden Cookies auf unserer Website, um Ihnen die relevanteste Erfahrung zu bieten, indem wir uns an Ihre Präferenzen erinnern und Besuche wiederholen. Indem Sie auf „Alle akzeptieren“ klicken, stimmen Sie der Verwendung ALLER Cookies zu. Sie können jedoch die „Cookie-Einstellungen“ besuchen, um eine kontrollierte Einwilligung zu erteilen. Für weitere Informationen darüber, wie LIH Ihre personenbezogenen Daten verarbeitet, klicken Sie bitte hier. Mehr InformationenCookie-EinstellungenAlle akzeptierenAlle ablehnen
Verwalten Sie Ihr Einverständnis
Überblick über den Datenschutz
Diese Website verwendet Cookies, um Ihre Erfahrung zu verbessern, während Sie durch die Website navigieren. Von diesen werden die als notwendig eingestuften Cookies in Ihrem Browser gespeichert, da sie für das Funktionieren der grundlegenden Funktionen der Website unerlässlich sind. Wir verwenden auch Cookies von Dritten, die uns helfen zu analysieren und zu verstehen, wie Sie diese Website nutzen. Diese Cookies werden nur mit Ihrer Zustimmung in Ihrem Browser gespeichert. Sie haben auch die Möglichkeit, diese Cookies abzulehnen. Die Ablehnung einiger dieser Cookies kann jedoch Ihr Browsing-Erlebnis beeinträchtigen.
Notwendige Cookies sind für das ordnungsgemäße Funktionieren der Website unbedingt erforderlich. Diese Cookies gewährleisten grundlegende Funktionen und Sicherheitsmerkmale der Website in anonymer Form.
Cookie
Dauer
Beschreibung
_GRECAPTCHA
5 Monate 27 Tage
Dieses Cookie wird vom Google-Recaptcha-Dienst gesetzt, um Bots zu identifizieren und die Website vor bösartigen Spam-Angriffen zu schützen.
cookielawinfo-checkbox-advertisement
1 Jahre
Dieser Cookie wird vom GDPR Cookie Consent Plugin gesetzt und dient dazu, die Zustimmung des Nutzers zu den Cookies der Kategorie "Werbung" zu erfassen.
cookielawinfo-checkbox-analytics
1 Jahre
Dieses Cookie wird vom GDPR Cookie Consent Plugin gesetzt und dient dazu, die Zustimmung des Nutzers zu den Cookies der Kategorie "Analytics" zu erfassen.
cookielawinfo-checkbox-functional
1 Jahre
Das Cookie wird vom GDPR Cookie Consent Plugin gesetzt, um die Zustimmung des Nutzers für die Cookies in der Kategorie "Funktional" zu erfassen.
cookielawinfo-checkbox-necessary
1 Jahre
Dieser Cookie wird vom GDPR Cookie Consent Plugin gesetzt und dient dazu, die Zustimmung des Nutzers zu den Cookies der Kategorie "Notwendig" zu erfassen.
cookielawinfo-checkbox-others
1 Jahre
Dieses Cookie wird vom GDPR Cookie Consent Plugin gesetzt und dient dazu, die Zustimmung des Nutzers für Cookies der Kategorie "Andere" zu speichern.
cookielawinfo-checkbox-performance
1 Jahre
Dieses Cookie wird vom GDPR-Cookie-Consent-Plugin gesetzt und dient dazu, die Zustimmung des Nutzers für Cookies der Kategorie "Leistung" zu speichern.
CookieLawInfoConsent
1 Jahre
Zeichnet den Standardschaltflächenstatus der entsprechenden Kategorie und den Status von CCPA auf. Es funktioniert nur in Abstimmung mit dem primären Cookie.
JSESSIONID
session
Das JSESSIONID-Cookie wird von New Relic verwendet, um eine Sitzungskennung zu speichern, damit New Relic die Anzahl der Sitzungen für eine Anwendung überwachen kann.
PHPSESSID
session
Dieses Cookie ist in PHP-Anwendungen enthalten. Der Cookie wird verwendet, um die eindeutige Sitzungs-ID eines Benutzers zu speichern und zu identifizieren, um die Benutzersitzung auf der Website zu verwalten. Das Cookie ist ein Sitzungscookie und wird gelöscht, wenn alle Browserfenster geschlossen werden.
viewed_cookie_policy
1 Jahre
Das Cookie wird vom GDPR Cookie Consent Plugin gesetzt, um zu speichern, ob der Nutzer der Verwendung von Cookies zugestimmt hat oder nicht. Es speichert keine persönlichen Daten.
Funktionale Cookies helfen dabei, bestimmte Funktionen auszuführen, wie das Teilen des Inhalts der Website auf Plattformen sozialer Medien, das Sammeln von Rückmeldungen und andere Funktionen von Dritten.
Cookie
Dauer
Beschreibung
bcookie
1 Jahre
LinkedIn setzt dieses Cookie von LinkedIn Share Buttons und Anzeigen-Tags, um die Browser-ID zu erkennen.
bscookie
1 Jahre
LinkedIn setzt dieses Cookie, um durchgeführte Aktionen auf der Website zu speichern.
lang
session
LinkedIn setzt dieses Cookie, um sich an die Spracheinstellung eines Benutzers zu erinnern.
li_gc
5 Monate 27 Tage
Linkedin hat dieses Cookie gesetzt, um die Zustimmung des Besuchers zur Verwendung von Cookies für nicht wesentliche Zwecke zu speichern.
lidc
1 Tag
LinkedIn setzt das lidc-Cookie, um die Auswahl des Rechenzentrums zu erleichtern.
pll_language
1 Jahre
Der Cookie pll _language wird von Polylang verwendet, um sich die vom Benutzer gewählte Sprache zu merken, wenn er auf die Website zurückkehrt, und auch um die Sprachinformationen zu erhalten, wenn sie nicht auf andere Weise verfügbar sind.
UserMatchHistory
1 Monate
LinkedIn setzt dieses Cookie für die Synchronisierung der LinkedIn Ads-ID.
Performance-Cookies werden verwendet, um die wichtigsten Leistungsindizes der Website zu verstehen und zu analysieren, was dazu beiträgt, den Besuchern ein besseres Nutzererlebnis zu bieten.
Analytische Cookies werden verwendet, um zu verstehen, wie Besucher mit der Website interagieren. Diese Cookies helfen dabei, Informationen über die Anzahl der Besucher, die Absprungrate, die Verkehrsquelle usw. zu erhalten.
Cookie
Dauer
Beschreibung
_ga
2 Jahre
Das _ga-Cookie, das von Google Analytics installiert wird, berechnet Besucher-, Sitzungs- und Kampagnendaten und verfolgt auch die Nutzung der Website für den Analysebericht der Website. Das Cookie speichert Informationen anonym und weist eine zufällig generierte Nummer zu, um eindeutige Besucher zu erkennen.
_ga_ZM94YP9CD3
2 Jahre
Dieses Cookie wird von Google Analytics gesetzt.
_gat_gtag_UA_16961320_1
1 Minute
Von Google festgelegt, um Nutzer zu unterscheiden.
_gid
1 Tag
Das von Google Analytics installierte _gid-Cookie speichert Informationen darüber, wie Besucher eine Website nutzen, und erstellt einen Analysebericht über die Leistung der Website. Zu den gesammelten Daten gehören die Anzahl der Besucher, ihre Quelle und die Seiten, die sie anonym besuchen.
AnalyticsSyncHistory
1 Monate
Linkedin a défini ce cookie pour stocker des informations sur l'heure à laquelle une synchronisation a eu lieu avec le cookie lms_analytics.
CONSENT
2 Jahre
YouTube setzt dieses Cookie über eingebettete YouTube-Videos und registriert anonyme statistische Daten.
Werbe-Cookies werden verwendet, um Besuchern relevante Werbung und Marketing-Kampagnen anzubieten. Diese Cookies verfolgen Besucher auf verschiedenen Websites und sammeln Informationen, um maßgeschneiderte Werbung bereitzustellen.
Cookie
Dauer
Beschreibung
_fbp
3 Monate
Dieses Cookie wird von Facebook gesetzt, um nach dem Besuch der Website entweder auf Facebook oder auf einer digitalen Plattform, die von Facebook-Werbung betrieben wird, Werbung anzuzeigen.
fr
3 Monate
Facebook setzt dieses Cookie, um Benutzern relevante Werbung anzuzeigen, indem das Benutzerverhalten im Internet, auf Websites mit Facebook-Pixel oder Facebook-Social-Plug-in verfolgt wird.
IDE
1 Jahre 24 Tage
Google DoubleClick IDE-Cookies werden verwendet, um Informationen darüber zu speichern, wie der Benutzer die Website verwendet, um ihm relevante Anzeigen und gemäß dem Benutzerprofil zu präsentieren.
test_cookie
15 Minuten
Das test_cookie wird von doubleclick.net gesetzt und wird verwendet, um festzustellen, ob der Browser des Benutzers Cookies unterstützt.
VISITOR_INFO1_LIVE
5 Monate 27 Tage
Ein Cookie, das von YouTube gesetzt wird, um die Bandbreite zu messen, die bestimmt, ob der Nutzer die neue oder die alte Playeroberfläche erhält.
YSC
session
Das YSC-Cookie wird von Youtube gesetzt und dient dazu, die Aufrufe von eingebetteten Videos auf Youtube-Seiten zu verfolgen.
yt-remote-connected-devices
niemals
YouTube setzt dieses Cookie, um die Videoeinstellungen des Nutzers zu speichern, der ein eingebettetes YouTube-Video verwendet.
yt-remote-device-id
niemals
YouTube setzt dieses Cookie, um die Videoeinstellungen des Nutzers zu speichern, wenn er ein eingebettetes YouTube-Video verwendet.
yt.innertube::nextId
niemals
Dieses Cookie, das von YouTube gesetzt wird, registriert eine eindeutige ID, um Daten darüber zu speichern, welche Videos von YouTube der Nutzer gesehen hat.
yt.innertube::requests
niemals
Dieses Cookie, das von YouTube gesetzt wird, registriert eine eindeutige ID, um Daten darüber zu speichern, welche Videos von YouTube der Nutzer gesehen hat.