導(dǎo)致COVID-19的冠狀病毒的遺傳密碼只有大約3萬個堿基，但它講述了一個怎樣的故事呢？

這些核苷酸隱藏了病毒過去的秘密，包括它的起源，它在家庭中的傳播和它到遙遠(yuǎn)港口的旅程。他們通過感染沒有明顯疾病癥狀的人來表明病毒已經(jīng)擴散了多長時間，以及是否能夠隱藏起來。他們可以為藥物、疫苗和公共衛(wèi)生戰(zhàn)略指明道路，從而可能控制住一場失控的危機。

解開這一切需要團隊合作和技術(shù)的結(jié)合，而這在近20年前非典爆發(fā)時是不存在的。但是今天，當(dāng)一種致命的病毒不知從何而來的時候，遺傳學(xué)家是國際偵探游戲中不可或缺的玩家。

"現(xiàn)在我們真的可以得到這個謎題的更完整的版本，"國家過敏和傳染病研究所(National Institute of Allergy and Infectious Diseases)基因組學(xué)和先進技術(shù)辦公室(office of genomics and advanced technology)主任Liliana Brown博士說。

在20世紀(jì)的大部分時間里，尋找細(xì)菌/病毒的核心技術(shù)一直是一種勞動密集型的過程，稱為接觸追蹤。它首先搜索第一個被感染的人。然后搜索范圍擴大到那些最初與患者互動的人，然后是他們互動的人，等等。

幸運的是，接觸追蹤的結(jié)果是一個帶有時間節(jié)點的細(xì)菌傳播地圖，包括每一個病例的疾病，死亡和康復(fù)。這些調(diào)查提供了關(guān)于病原體如何傳播、有多致命以及采取哪些措施--包括隔離、學(xué)校停課和旅行限制--可以減緩其傳播的推斷和見解。

然而，接觸追蹤是一個不完美的過程，它依賴于人們的記憶、他們的坦率以及沒有與陌生人偶遇的機會。利用基因組學(xué)，科學(xué)家可以追蹤病人之間突變的進程，并建立它們之間的關(guān)聯(lián)性。

它可以填補由于記憶缺失或隱瞞而留下的空白。它甚至可以標(biāo)記出遠(yuǎn)距離陌生人之間新的、令人擔(dān)憂的傳播方式--例如，通過通風(fēng)口或連接公寓的管道，或者通過空氣中比預(yù)期逗留時間更長的粒子。

"基因組學(xué)已經(jīng)完全改變了我們追蹤病毒并了解它們傳播的能力，"Kristian Andersen說，他是這個新興領(lǐng)域的先驅(qū)，在Scripps研究轉(zhuǎn)化研究所工作。"我們正在獲得以前不可能獲得的知識。"

病毒會一次一個地泄露它的秘密。當(dāng)它從一個寄主傳到另一個寄主，或從一個種群傳到另一個種群時，它不斷地傳播、收獲，或只是修改定義它的序列。

有了功能強大的計算機和對基因如何運作和變化的成熟理解，遺傳學(xué)家在成堆的數(shù)據(jù)中尋找能讓他們占上風(fēng)的線索。

為了做到這一點，他們分解從不同的人或動物身上采集的病毒樣本的DNA或RNA序列。然后他們把這些序列疊在一起，看它們是如何改變的，在哪里改變的。有了足夠的樣本，他們就可以重建病毒變化的"樹譜"。

通過觀察樹干--所有樣本的共同祖先--他們可能會發(fā)現(xiàn)爆發(fā)的最早的病人。這可以幫助科學(xué)家確定這種病毒何時首次在人類身上出現(xiàn)，并縮小可能孵化出這種病毒的動物物種的范圍。

他們可以進一步觀察分支，了解誰感染了誰，傳播的速度有多快，以及傳播過程中的突變是使病毒更具傳染性還是更具致命性。

當(dāng)樣本的遺傳多樣性似乎大得令人難以置信時，研究人員必須探索有關(guān)他們正在對付的病毒的新可能性。

也許它感染的人比最初認(rèn)為的要多，但傳播時沒有引起癥狀。也許它從它的動物基地對人類發(fā)動了多次攻擊?；蛘咚赡芤呀?jīng)在人體中無害地循環(huán)了多年，并且最近獲得了一種突變，導(dǎo)致它的宿主生病。

在僅僅十多年的時間里，這種類型的基因偵查--科學(xué)家稱之為系統(tǒng)動力學(xué)分析--改變了疾病偵探調(diào)查疾病爆發(fā)的方式。

在長達三年的恐怖統(tǒng)治期間，埃博拉病毒的基因組分析發(fā)現(xiàn)了幾個問題，當(dāng)時它似乎變得更擅長從一個人跳到另一個人，并證明了關(guān)閉塞拉利昂和利比里亞邊境的價值。

對寨卡病毒的研究顯示，2013年，寨卡病毒在法屬波利尼西亞傳播時對胎兒造成了傷害，一年多之后，它在巴西引發(fā)了一波出生缺陷。

基因測序幫助確認(rèn)了蝙蝠是中東呼吸綜合征病毒的起源，駱駝是將MERS傳染給人類的動物。

到目前為止，中國科學(xué)家已經(jīng)對至少115個COVID-19冠狀病毒樣本進行了全基因組測序，并與國際遺傳學(xué)家分享了詳細(xì)信息，后者正在對這些樣本進行篩選，以尋找答案。

這些序列已經(jīng)證明，病毒在感染人類之前，是從野生動物宿主中產(chǎn)生的。蝙蝠是主要的懷疑對象，因為從武漢及周邊地區(qū)的蝙蝠身上提取的病毒樣本，與從疫情初期因不明原因的肺炎住院患者身上提取的樣本，其RNA幾乎沒有區(qū)別。

同樣的模式--樹干底部是蝙蝠，武漢第一批比他們高一點的人類病人，以及最近越來越多的受害者--使科學(xué)家能夠確定病毒在人體內(nèi)出現(xiàn)的時間大約在12月初。

作為一個附帶的好處，測序工作為中國關(guān)于其疫情管理的說法提供了科學(xué)依據(jù)。中國當(dāng)局聲稱，他們對一種危險的新病毒的出現(xiàn)迅速做出了反應(yīng)，他們對中國人民和國際社會沒有任何保留。到目前為止，他們與世界共享的基因數(shù)據(jù)表明這是正確的。

最后，將基因排序技術(shù)與老式的疾病搜索相結(jié)合，讓科學(xué)家們得以近實時地了解到罕見的進化過程。

在像人類這樣的長壽生物身上觀察它需要數(shù)千年的時間。但是病毒是不斷變化的，通過篩選一次爆發(fā)的樣本，研究人員可以非常清晰地捕捉到病毒適應(yīng)的微妙過程。

加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的生物數(shù)學(xué)家Marc Suchard博士研究了艾滋病病毒和流感的進化，他說，即使是一個微小的變化，也可能揭示出病毒突變的關(guān)鍵時刻，這種突變要么會增強其適應(yīng)性，要么會導(dǎo)致其滅亡。

有了病毒生命周期的動態(tài)細(xì)節(jié)，科學(xué)家可以做的不僅僅是證實他們關(guān)于自然選擇如何選擇贏家的猜測，Suchard說。他們可以幫助回答一些最令人擔(dān)憂的問題：誰應(yīng)該首先接種疫苗？檢疫會有效嗎？什么時候令人欣慰的文化習(xí)俗會危及一個社區(qū)的安全？

他說，在一個病毒威脅不斷的世界里，最終結(jié)果可能是挽救生命。