Innehåll
- En uppfriskare: rollen för mutationer i evolution
- Så hur gäller detta för virus?
- Vad betyder dessa resultat?
Evolutionen formade inte bara hur vår planet ser ut idag, den fortsätter att förändra världen i liten skala varje dag. Och medan du inte (vanligtvis) kan se hur organismer utvecklas dagligen, har alla småskaliga evolutionshändelser potentialen att påverka oss som art. Exempel: mikrober, som bakterier och virus. Eftersom de utvecklas så snabbt erbjuder mikrober en glimt på hur evolution sker på en accelererad tidslinje och ger ett exempel på hur evolution kan påverka människors hälsa, ibland med katastrofala effekter.
Medan forskare har studerat utvecklingen av mikrober i århundraden, upptäckte forskare nyligen en ny utvecklingsväg som fördjupar vår förståelse för hur virus anpassar sig till deras miljö. Läs vidare för att lära dig mer om hur evolution formar vår relation till mikrober och de nya upptäckterna som lägger till ett nytt lager av komplexitet till viral evolution.
En uppfriskare: rollen för mutationer i evolution
Medan den biologiska mångfalden på jorden idag talar om de djupa effekterna av evolutionen, sker evolution på mikroskala med slumpmässiga genetiska förändringar. En genetisk mutation som förändrar det resulterande proteinet på ett sätt som gynnar en organisations reproduktionsframgång, som att öka energieffektiviteten eller öka resistensen mot sjukdomar, är mer sannolikt att vidarebefordras från generation till generation. Å andra sidan är det mindre troligt att genetiska mutationer som förändrar det resulterande proteinet på ett negativt sätt och minskar individernas reproduktiva framgång är mindre troliga och kan fasas ut ur genpoolen.
Det enklaste sättet att se evolution i handling idag är i antimikrobiell resistens. Bakterier och virus är bland de snabbst muterande arterna, eftersom de replikeras extremt snabbt (särskilt jämfört med människor). Detta innebär att de båda kan förvärva mutationer snabbt och snabbt genomgå generationer av tillväxt som förstärker fördelaktiga mutationer och minskar skadliga. Genetiska mutationer som ger antibiotikaresistens ger en stark reproduktiv fördel för bakterierna som har dem, till exempel, varför utvecklingen av mycket resistenta superbugs är ett sådant folkhälsoproblem.
Så hur gäller detta för virus?
Virus använder också genetiska mutationer för att utveckla och bibehålla förmågan att infektera värdceller. Virus infekterar sina värdar genom att identifiera specifika receptorer på värdcellmembranen - receptorer som tillåter dem att komma in i cellen. Speciella värdidentifieringsproteiner på viruset fäster vid värdreceptorerna, som ett lås som passar in i en nyckel. Viruset kan sedan komma in i cellen (infektera värden) och "kapa" värdsystemet för att generera fler virus.
Virus följer standardreglerna för evolution, och genetiska mutationer kan påverka deras förmåga att infektera en värd. En genetisk mutation som skapar effektivare "nycklar" gynnar viruset, till exempel. Å andra sidan kan genetiska mutationer till värdens "lås" hamna i att låsa ett virus ut. Tänk på det som ett katt- och musspel: Viruset gynnar mutationer som tillåter det att påverka värdar och reproduceras mer effektivt, medan värden gynnar mutationer som skyddar det från virusinfektionen.
Medan dessa grundläggande principer för evolution inte är nya, upptäcker forskare just nu på vilket sätt flexibla virus kan utveckla den bästa "nyckeln" för att infektera nya värdar.
Ny forskning, publicerad i Vetenskap 2018 fann att virus också kan anpassa hur deras gener översätts till protein. Istället för att följa det allmänna "en gen, ett protein" -paradigmet, fann forskarna att virus kunde anpassa sig till sin omgivning genom att skapa flera olika proteiner från samma gen. Med andra ord kan virusen använda en gen för att skapa två helt olika "nycklar", som kan passa in i två värdlås.
Vad betyder dessa resultat?
Även om det är för tidigt att förstå den fulla effekten av denna nyupptäckta form av evolution, kan det hjälpa oss att förstå överfallsinfektioner, som uppstår när en sjukdom som börjar i en art kan börja dyka upp i en annan. Eftersom SARS, Ebola och HIV alla började som överföring av övergångar, är det lätt att se varför förståelse av överfallsinfektioner är viktigt för folkhälsan.
Naturligtvis visar det också att evolution inte bara sker på en genetisk nivå. Och detta nyupptäckta evolutionära fenomen kan ge oss inblick i var vissa infektionssjukdomar kommer ifrån och fältet håller på att gå.