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冠狀病毒是屬於單股RNA病毒，相較於DNA病毒較不穩定，容易突變；而之所以稱「冠狀病毒」，是因為外觀有類似皇冠狀的突起，這些突起的物質稱做「刺突蛋白」或「棘蛋白」（spike protein），屬於一種糖蛋白，也是病毒進入人體細胞的「鑰匙」。

SARS-CoV-2病毒即為造成COVID-19大流行的初始主流病毒。而此病毒株也是以下陸續出現，且已經被世界衛生組織（WHO）認證的4種變異病毒株的「祖先」。 (未經時間排序)：

D614G變異病毒株

最初在歐美流行，在2020年1月下旬或2月出現，此變異病毒株在數月後，已逐漸取代之前在大陸發現的SARS-CoV-2病毒，而成為主流病毒。D614G點突變的意思是病毒轉錄第614個胺基酸的位置的核苷酸發生點突變，使該位點原本胺基酸由原本的天門冬氨酸（代號D）轉變為甘胺酸 (代號 G)。

根據具有權威性的國際期刊《科學》（Science）於2020年12月底的研究報告指出，研究者透過細胞與動物研究發現，D614G位點突變會增加新冠病毒的感染與傳播，不過目前還未有證據顯示會影響傳染後的嚴重度。

Cluster5丹麥水貂變異病毒株

2020年8月至9月在位於丹麥的水貂繁殖場發現。根據世界衛生組織WHO在2020年11月6日公布的新冠肺炎疾病爆發新聞指出，新冠病毒透過水貂回傳給人類的情況可以回溯到2020年6月，特別是在同年9月發現，12位被水貂傳染新冠病毒的病患中，有一些獨特的病毒變異（Cluster 5），即丹麥水貂變異病毒株，為防止病毒繼續變異，超過1000個丹麥水貂養殖場共計1700萬隻水貂都被撲殺。目前此變異病毒株已經隨著大規模撲殺水貂，而幾乎消失。