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2020年2月19日,《自然—微生物学》(Nature Microbiology)刊发美国耶鲁大学和澳大利亚悉尼大学研究人员联合撰写的评论文章——We shouldn’t worry when a virus mutates during disease outbreaks。
文章认为,突变是病毒生命周期的一个自然组成部分,很少会对病毒暴发产生显著影响,我们不该对“病毒突变”感到恐慌。
文章作者表示,“变异”这个词自然会让人联想到对意外和反常变化的恐惧。
在病毒爆发期间,包括新冠病毒(SARS-CoV-2)的持续传播期间,对突变的不知情讨论盛行。
事实上,突变是病毒生命周期的一个自然组成部分,很少对病毒爆发产生显著影响。
“变异”一词在白话中的意义并没反映进化论的复杂性。
在科幻小说中,“变异”是一个重大转折点。
例如,漫威漫画中的人物由于变异而拥有不可思议的新能力。
在娱乐产业,用戏剧化的进化来刻画疾病的爆发是一个常见的套路。
考虑到这些作品的可及性和大众吸引力,在现实生活的疫情爆发中,记者和科学家有时倾向于借鉴这些虚构的观点,这很正常。
媒体报道和科学传播充斥着关于新冠病毒变异的恐慌和误传,恰好印证了这种态度。
作者说,变异在RNA病毒(包括新冠病毒病毒)的一生中见怪不怪。
因为这些病毒使用一种容易出错的RNA聚合酶进行复制,它们的基因组在每个复制周期中都会积累突变。
此外,这些周期可以按数小时顺序发生,确保在一个受感染的宿主内产生不同的病毒种群。
虽然这种惊人的变异能力为进化变化提供了动力,但大多数变异对病毒功能的某些方面产生了不利影响,并被自然选择所消除。
因此,尽管病毒种群很容易发生改变传播方式或其毒性的突变,但除非它具有选择性的优势,否则它不会高频传播。
同时,病毒的传播方式和毒性等与流行病学相关的性状可由多个基因控制。
因此,它们很可能受到严格的进化限制,因为它们需要多个突变才能进化。
事实上,在大量病毒中,那些在短进化时间内改变或扩大了传播方式的病毒是很不常见的,尽管它们的变异率很高。
这些限制因素加在一起,使得无法确定自然选择对哪些特征有利,以及这些特征在人口中的传播速度。
作者表示,自然选择在病毒进化中的作用较难预测,在初期的疫情调查中,对病毒进化轨迹的各种猜测尤其成问题。
病毒毒力的进化是一个高度复杂的话题,它激发了对进化论的广泛研究和争论。
突变可以使病毒毒性增强,也可以减弱。
通常的看法是,只有当病毒的传播速度增加,也就是病毒“子代”数量增加时,毒力才会改变。
然而,如果宿主病得太重,无法暴露于其他宿主,高毒力可能会降低传播率。
没有精确的进化力量和选择压力的信息,预测毒性如何进化极其困难,甚至是徒劳的。
当然,这并不是说突变和自然选择不会在疾病暴发期间发生,而是说它们在流行病学上的相关性很难量化。
在宿主转移过程中,突变是必不可少的。
研究人员假设,高致病性禽流感A(H5N1)病毒的突变可能导致更有效的人际传播,庆幸的是,这种情况发生。
有许多例子证实,突变改变毒性或导致耐药性从而影响人类健康,不过,在疾病暴发期间,对任何新突变的表型进行推测都可能很危险。
这需要大量的努力,从实验和流行病学方面进行验证。
新冠病毒会否发生突变,变得更为致命?作者表示,可以关注2003年SARS病毒的传播。
ORF8区域的大量缺失和spike (S) 蛋白的突变在病毒传播期阶段被发现,最终主导了疫情的发展,显示它们都是适应人类的。
基于这一观察结果,一些研究人员推测病毒遗传变化是导致SARS流行的部分原因,但这一说法未经证实。
那么,新冠病毒能以同样的方式进行适应吗?答案是肯定的。这种适应会导致更多的死亡吗?不太可能。
作者最后说,现在是时候重新思考突变的概念了。
突变并不意味出现奇怪和破坏性的新病毒特征,相反,它们可以让我们了解正在出现的疫情。
任何关于突变后果的说法都需要仔细的实验和流行病学证据。
突变是作为病毒的必然结果。
病毒基因组突变的模式和时间进程是预测系统发育树的关键,而系统发育树反过来又能有效地实时描述流行过程。
基因组流行病学的发展当前正用于缓解和控制新冠病毒疫情。总之,与其害怕突变,不如开始“接受”它。
作者: Nathan D. Grubaugh, Mary E. Petrone &Edward C. Holmes 论文链接: https://www.nature.com/articles/s41564-020-0690-4
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