新冠病毒為什麼會進化?為何總是快人一步?

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【加拿大都市網】只要存在易感人群,病毒就會進化。

2021年1月首現南非的新冠病毒C.1譜系當時看起來與其他變種相似,也並未傳播太廣泛,其基因組沒有什麼奇特之處。然而病毒進化得異常之快,快過地球上其他任何生物。科學家近期分析了新冠病毒的突變率,結果發現新冠的突變數量與人類從250萬年前首次直立行走到今天所經歷的突變數量一樣。

C.1譜系出現僅僅4個月後,南非遭遇由高度傳播的德爾塔變體引起的第三波新冠疫情,而一支追蹤該毒株的團隊檢測到新版本的C.1基因組發生了大量變化。他們很快發現,新版本為C.1.2變體,產生了比其他變異毒株更多的突變——阿爾法、貝塔、伽馬和德爾塔變體所擁有的關鍵突變,以及一部分與免疫逃避相關的突變,都在它身上出現了。

新變體的傳播能力已經比阿爾法高了40%~60%,而阿爾法的傳染性本就比原始毒株高出50%,演變成了一些流行病學家口中的「我們一生所見的最具傳染性的疾病」。引起麻疹和水痘的病毒比德爾塔變體更易傳播,但後者的傳播速度極快,能在4天內完成從宿主A到宿主B的傳播,而其他病毒至少需要10~14天時間。

只要存在易感人群 病毒就會傳播、複製和變異

生命在自然選擇下進化是生物學定律,正如萬有引力是物理學定律一樣。新冠病毒的持續傳播將導致進一步變異,產生新的變種,導致更多的死亡和持續的大流行。

人類至今也未能控制住新冠病毒。SARS-Co V-2可以說是生命在自然選擇下進化的一個典範,令低估自然力量的我們處於危險之中——正如我們過去曾經和未來仍將無數次經歷的那樣。

SARS-Co V-2基因組由3萬個鹼基組成,鹼基存儲蛋白質指令,蛋白質負責劫持我們的細胞併產生數十億個新病毒。

當一個人吸入SARS-Co V-2時,病毒表面的刺突蛋白會識別並附着於人體細胞的蛋白質上。雖然感染過程始於喉嚨和肺部,但SARS-Co V-2最終會攻擊全身的系統,包括心臟、血管、腸道和腎臟等。

附着於宿主細胞後,病毒會將其基因組——一條由3萬個RNA鹼基組成的單鏈——注入細胞內部。在那裡,病毒蛋白開始重塑細胞結構以適應其大規模增殖。SARS-Co V-2的基因組就像一座工廠的建築師兼總經理,引領協調各方工作,以製造更多病毒。

病毒每次感染新宿主,產生新副本,都可獲得或好或壞的新突變。人類每次感染SARS-Co V-2,身體都會產生10億~1 000億份病毒。每次感染期間,病毒基因組內可能會發生0.1~1次突變——如果我們保守地將新增突變數定為0.1,那麼全球每天新增的425 000個病例就會帶來42 500個突變,這意味着SARS-Co V-2基因組3萬個鹼基里的每一個每天都有可能發生突變。

值得慶幸的是,這些突變中能站穩腳跟的還是少數,因為存在傳播的瓶頸,在一次感染期間發生突變很少會傳染給另一個宿主。根據最近的兩項研究,傳播給他人的少量病毒通常與開始感染的毒株相同。

而不幸的是,有一個例外存在。如果病毒在某個體(例如免疫系統較弱、無法清除病毒的個體)內停留較長時間,它將與人體免疫系統發生廣泛的相互作用並獲得有用的突變來對抗免疫。舉個例子,在過去的一年間,科學家觀察到SARS-Co V-2變種獲得了足以改變刺突蛋白形態的突變,從而使得保護性抗體難以再針對它。(抗體如鑰匙開鎖一般結合刺突蛋白,中和病毒。)

如何應對病毒的進化

也有一些好消息。在過去的20幾個月里,科學家發現了病毒進化的蛛絲馬跡。自然選擇推動着病毒朝增強傳播能力和獲得免疫逃逸的方向前進,但未必會給人類帶來更嚴重的病症。

減緩病毒進化並防止伴隨突變和新變種出現的唯一方法是延阻病毒傳播,每次感染都是病毒進一步進化的機會。

人類減緩新冠傳播最有力的武器是疫苗接種。不同疫苗以不同方式保護身體免受入侵者傷害,而其共通的模式是,疫苗將滅活病毒或病毒片段(不具備傳染性)擺到接種者的免疫系統面前,模擬病毒入侵場景,訓練機體的防禦能力。

接種疫苗的好處不只在於預防。接種者如果感染病毒,其體內產生的病毒量往往更少,也通常能比未接種感染者更快清除病原體,減少病毒變異的時間。

感染繼續,進化也將繼續。堅持佩戴口罩、做好消毒工作、保持社交距離以及接種疫苗,是我們保護自己和減緩新冠病毒進化的通用而高效的方法。(科普中國 CNKI智慧科普聚合平台,圖片來源星島資料圖)

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