From December 2019, an outbreak of unusual pneumonia was reported in Wuhan with many cases linked to Huanan Seafood Market that sells seafood as well as live exotic animals. We investigated two patients who developed acute respiratory syndromes after independent contact history with this market. The two patients shared common clinical features including fever, cough, and multiple ground-glass opacities in the bilateral lung field with patchy infiltration. Here, we highlight the use of a low-input metagenomic next-generation sequencing (mNGS) approach on RNA extracted from bronchoalveolar lavage fluid (BALF). It rapidly identified a novel coronavirus (named 2019-nCoV according to World Health Organization announcement) which was the sole pathogens in the sample with very high abundance level (1.5% and 0.62% of total RNA sequenced). The entire viral genome is 29,881 nt in length (GenBank MN988668 and MN988669, Sequence Read Archive database Bioproject accession PRJNA601736) and is classified into β-coronavirus genus. Phylogenetic analysis indicates that 2019-nCoV is close to coronaviruses (CoVs) circulating in Rhinolophus (Horseshoe bats), such as 98.7% nucleotide identity to partial RdRp gene of bat coronavirus strain BtCoV/4991 (GenBank KP876546, 370 nt sequence of RdRp and lack of other genome sequence) and 87.9% nucleotide identity to bat coronavirus strain bat-SL-CoVZC45 and bat-SL-CoVZXC21. Evolutionary analysis based on ORF1a/1b, S, and N genes also suggests 2019-nCoV is more likely a novel CoV independently introduced from animals to humans.

ABSTRACT Mosquito transmitted viruses are responsible for an increasing burden of human disease. Despite this, little is known about the diversity and ecology of viruses within individual mosquito hosts. Using a meta-transcriptomic approach, we analysed the virome of 2,438 individual mosquitos (79 species), spanning ∼4000 km along latitudes and longitudes in China. From these data we identified 393 core viral species associated with mosquitos, including seven (putative) arbovirus species. We identified potential species and geographic hotspots of viral richness and arbovirus occurrence, and demonstrated that host phylogeny had a strong impact on the composition of individual mosquito viromes. Our data revealed a large number of viruses shared among mosquito species or genera, expanding our knowledge of host specificity of insect-associated viruses. We also detected multiple virus species that were widespread throughout the country, possibly facilitated by long-distance mosquito migrations. Together, our results greatly expand the known mosquito virome, linked the viral diversity at the scale of individual insects to that at a country-wide scale, and offered unique insights into the ecology of viruses of insect vectors.

Bats are reservoir hosts for many zoonotic viruses. Despite this, relatively little is known about the diversity and abundance of viruses within bats at the level of individual animals, and hence the frequency of virus co-infection and inter-species transmission. Using an unbiased meta-transcriptomics approach we characterised the mammalian associated viruses present in 149 individual bats sampled from Yunnan province, China. This revealed a high frequency of virus co-infection and species spillover among the animals studied, with 12 viruses shared among different bat species, which in turn facilitates virus recombination and reassortment. Of note, we identified five viral species that are likely to be pathogenic to humans or livestock, including a novel recombinant SARS-like coronavirus that is closely related to both SARS-CoV-2 and SARS-CoV, with only five amino acid differences between its receptor-binding domain sequence and that of the earliest sequences of SARS-CoV-2. Functional analysis predicts that this recombinant coronavirus can utilize the human ACE2 receptor such that it is likely to be of high zoonotic risk. Our study highlights the common occurrence of inter-species transmission and co-infection of bat viruses, as well as their implications for virus emergence.

Abstract RNA viruses are diverse components of global ecosystems. The metagenomic identification of RNA viruses is currently limited to those with sequence similarity to known viruses, such that highly divergent viruses that comprise the “dark matter” of the virosphere remain challenging to detect. We developed a deep learning algorithm – LucaProt – to search for highly divergent RNA-dependent RNA polymerase (RdRP) sequences in 10,487 global meta- transcriptomes. LucaProt integrates both sequence and structural information to accurately and efficiently detect RdRP sequences. With this approach we identified 180,571 RNA viral species and 180 superclades (viral phyla/classes). This is the broadest diversity of RNA viruses described to date, including many viruses undetectable using BLAST or HMM approaches. The newly identified RNA viruses were present in diverse ecological niches, including the air, hot springs and hydrothermal vents, and both virus diversity and abundance varied substantially among ecological types. We also identified the longest RNA virus genome (nido-like) observed so far, at 47,250 nucleotides, and expanded the diversity of RNA bacteriophage to more than ten phyla/classes. This study marks the beginning of a new era of virus discovery, with the potential to redefine our understanding of the global virosphere and reshape our understanding of virus evolutionary history.

ABSTRACT RNA viruses exhibit vast phylogenetic diversity and can significantly impact public health and agriculture. However, current bioinformatics tools for viral discovery from metagenomic data frequently generate false positive virus results, overestimate viral diversity, and misclassify virus sequences. Additionally, current tools often fail to determine virus-host associations, which hampers investigation of the potential threat posed by a newly detected virus. To address these issues, we developed VirID, a software tool specifically designed for the discovery and characterization of RNA viruses from metagenomic data. The basis of VirID is a comprehensive RNA-dependent RNA polymerase (RdRP) database to enhance a workflow that includes RNA virus discovery, phylogenetic analysis, and phylogeny-based virus characterization. Benchmark tests on a simulated data set demonstrated that VirID had high accuracy in profiling viruses and estimating viral richness. In evaluations with real-world samples, VirID was able to identity RNA viruses of all type, but also provide accurate estimations of viral genetic diversity and virus classification, as well as comprehensive insights into associations with humans, animals, and plants. VirID therefore offers a robust tool for virus discovery and serves as a valuable resource in basic virological studies, pathogen surveillance, and early warning systems for infectious disease outbreaks.

ABSTRACT Metagenomic sequencing has transformed our understanding of viral diversity in wildlife and its threat to human health. Despite this progress, many studies have lacked systematic and ecologically informed sampling, which has left numerous potentially emergent viruses undiscovered, and the drivers of their ecology and evolution poorly understood. We conducted an extensive analysis of viruses in the lung, spleen, and gut of 1,688 animals from 38 mammalian species across 428 sites in Yunnan, China—a hotspot for zoonotic diseases. We identified 162 mammalian viral species, including 102 novel species and 24 posing potential risks to humans due to their relationships with known pathogens associated with serious diseases and their ability to cross major host species barriers. Our findings offer an in-depth view of virus organotropism, cross-species transmission, host sharing patterns, and the ecological factors influencing viral evolution, all of which are critical for anticipating and mitigating future zoonotic outbreaks.