The Red Queen’s Crown: an evolutionary arms race between coronaviruses and mammalian species reflected in positive selection of the ACE2 receptor among many species
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The world is going through a global viral pandemic with devastating effects on human life and socioeconomic activities. This pandemic is the result of a zoonotic coronavirus, Severe Acute Respirsatory Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) which is believed to have originated in bats and transferred to humans possibly through an intermediate host species (Zhou et al. 2020; Coronaviridae Study Group of the International Committee on Taxonomy of Viruses 2020). The virus attacks host cells by attaching to a cell membrane surface protein receptor called ACE2 (Ge et al. 2013; Zhou et al. 2020). Given the critical role of ACE2 as a binding receptor for a number of coronaviruses, we studied the molecular evolution of ACE2 in a diverse range of mammalian species. Using ACE2 as the target protein, we wanted to specifically test the Red Queen hypothesis (Dawkins and Krebs 1979) where the parasite and host engage in an evolutionary arms race which can result in positive selection of their traits associated to their fitness and survival. Our results clearly show a phylogenetically broad evolutionary response, in the form of positive selection detected at the codon-level in ACE2. We see positive selection occurring at deep branches as well as 13 incidents at the species level. We found the strongest level of positive selection in Tasmanian devil ( Sarcophilus harrisii ), donkey ( Equus asinus ), large flying fox ( Pteropus vampyrus ), Weddell seal ( Leptonychotes weddellii ), and dog ( Canis lupus familiaris ). At the codon-level, we found up to 10% of ACE2 codons are impacted by positive selection in the mammalian lineages studied. This phylogenetically broad evolutionary arms race can contribute to the emergence of new strains of coronaviruses in different mammalian lineages with a potential to transfer between species given the common binding receptor ACE2. Our study provides a molecular evolutionary perspective to the current pandemic and sheds light on its evolutionary mechanisms. “Nothing in biology makes sense except in the light of evolution” (Theodosius Dobzhansky)
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».