基因比對是什麼？比什麼？怎麼比？

此圖來自Bourhy et al. (2008)

我覺得我們一直從媒體上看到一些有關狂犬病毒"基因比對"的數據。在一開始的時候，報上的資訊說南投那幾隻鼬獾身上的狂犬病毒基因與中國鼬獾的基因相似度"高達88-92%"，然後台灣的樣本之間的相似度"高達9x%"以上，然後台東錢鼠身上的狂犬病毒與台灣鼬獾身上的病毒基因相似度"高達91-92%"，所以以上這些數據似乎支持一個假說，也就是"台灣鼬獾身上的病毒從中國鼬獾來 (但我們明明沒有鼬獾走私的記錄)"。

但是，我就是沒有從媒體上看到究竟是比什麼基因？什麼片段？片段多長？樣本數有多少？用什麼樣的方法分析？

如果台灣鼬獾與中國鼬獾病毒間的相似度如媒體所說約為88-92%，中國的研究卻指出中國鼬獾與狗的病毒的相似度約為83-89%，而中國鼬獾身上的病毒株間的序列相似度在99.4-99.8%之間(見Liu et al.2010)，請問這代表什麼啊？光看這數字不就表示台灣鼬獾與中國鼬獾病毒間的相似度其實和中國鼬獾與中國狗病毒間的相似度沒有差很多。所以，如果憑這幾個數字，大家真的認為這是中國鼬獾惹的禍嗎？然後某些專家可不可以不要亂猜有人走私鼬獾呢？

在網路上其實可以找到非常非常非常多有關rabies這個病毒的演化起源、演化動力、宿主轉移(host shift)與跨物種感染、新的基因型(genotype)的起源、感染特定動物病毒的演化來源推測等議題的研究。但是要怎麼看待這些研究呢？

以我們身為演化生態學者的立場來說，當分析對象是遺傳資訊時，原來那個東西是病毒或大象已經沒有關係了。如果網路上有這麼多相關的文章，有興趣的人就應該瞭解以下幾個要點：

• 每一個研究所探索的議題，地理尺度，使用的基因片段與分析運算不儘相同。舉個例子來說，Meng et al.(2011)的研究討論中國與臨近地區狂犬病毒的演化動力，該研究探索的是有沒有亞洲才有的基因型，然後分幾型。選擇完整的N gene (1353 bps)，包含中國各地分離出來的154個病毒株，還有存於GenBank中來自亞洲代表1931-2009年的樣本的所有狂犬病毒序列資訊。使用MP與NJ來重建演化關係，然後也做了時間與空間演變的分析。Liu et al. (2010)的研究討論中國鼬獾的病毒從何而來，他們所獲得的病毒樣本序列來自浙江、江西與安徽。使用N與G genes，他們只使用NJ來重建演化樹，進而得到中國的狗身上的病毒的相似度在87-88%左右，而鼬獾的病毒則是來自狗。Bourhy et al (2008)討論rabies的起源時，使用的Maximum likelihood (ML)這個方法，而不是NJ。類似Zhao et al. (2013)這種只報導江西的鼬獾身上的病毒整個基因體的文章不是沒有參考價值，但其資訊沒有被引入到分析中，光看那些序列也沒有意義。又為什麼分析運算方式會有所影響呢？NJ這種方法的確在"樣本比對"上是有用又快速的，因為它很快地可以讓你得到一個單一的樹，但問題在於NJ沒有辦法告訴你為什麼這個樹是最好的？當是要探討病毒來源，樣本數、地理來源與動物變多時，NJ並不是一個被認可的方法(請自行去查找Neighbor-joining這個方法的缺點，好多論文在談這個議題)。這也就是為什麼近幾年發表在比較好的期刊上的病毒演化論文，都會採用更新的方法，例如Bayesian Coalescent Inference。不同的分析方式會影響演化樹的樹型(topology)，而不同的樹型會影響你對病毒演化起源假說的接受與否。
• 病毒的新基因型突變產生的年代和動物受感染年代是沒有關係的：假設這真的是一個新的基因型，我們使用分子定年的方法是可以知道這個型是何時產生突變出現的，但是這個事件與動物何時被走私、何時被咬傷的時間點是無關的。因此光是使用什麼相似度高達多少來往前往後推感染爆發，或是病毒存在台灣時間，真的沒有可能也沒有意義。
• 取樣數與取樣的地理來源會影響分析結果：如果只取樣台灣鼬獾和中國鼬獾，那就是兩個物種身上的病毒序列在比，那是不可能知道病毒的起源的。我們可以看到所有在討論病毒演化起源，如何產生寄主轉移或跨物種傳染的論文，都一定會辦到: (1) 取樣綿密；(2) 取樣多個物種，很多研究都會取樣到rabies以外的麗沙病毒；(3) 就算是同一個動物也會取樣來自多個地區的病毒樣本。如此一來才有可能真的確認台灣的鼬獾病毒來自何處。
• 病毒基因序列再怎麼像，其功能(例如致病力)在不同物種身上的表現不見得一樣：這是寄生生物學的常識，我們無法預期突變很快的RNA病毒在近緣物種會有一模一樣的表現。以rabies來說，可感染很多食肉目動物，然而會被感染的食肉目動物之間的親緣關係與病毒的演化其實並不具有演化上的關聯性(evolutionary correlation)。
• 狂犬病毒真的有什麼犬型鼬獾型嗎？沒有好嗎~ 每一個發表過的分析結果都只提到"從某些動物分離出來的病毒株之間的關係"，但是隨便找幾篇文獻就可以發現，感染狗的病毒株也可能感染其它動物，而具有不同類型突變的狂犬病毒在世界各地都會感染犬，與其它的動物。從Bourhy et al.(2008)和Liu et al. (2010)的文章都看得很清楚，鼬獾的病毒是來自狗。例如上面這張圖，很明顯地告訴大家鼬獾的病毒就是來自狗。
  

所以，讓我們希望研究/防疫團隊能做出令人信服的科學成果。我不想看到媒體上這些意義有限的數字。