是什么导致了所有这些新的冠状病毒变异?是COVID-19疫苗吗?

冠状病毒基因突变概念

大量的活动性冠状病毒感染为发生突变和出现新的变异提供了大量机会。

大量新冠病毒感染是新冠病毒变异的主要驱动因素。

冠状病毒变种的增加凸显了进化生物学对日常生活的巨大影响。yabo124但突变、随机和自然选择是如何产生变异的,这是一个复杂的过程,对于新变异是如何以及为什么会出现,人们一直存在很多困惑。

直到最近,快速进化最著名的例子是胡椒蛾的故事.在1800年代中期,英格兰曼彻斯特的工厂开始覆盖蛾的栖息地,蛾的正常白色着色使它们对掠食性器可见。但有些蛾的突变使它们更暗。由于他们在新世界中更好地伪装,因此他们可以逃避捕食者并重现比他们的白色同行更多。

我们是一个进化生物学家和一个传染病流行病学专家他们共同追踪和控制病原体的进化。在过去的一年半里,我们一直在密切关注冠状病毒在世界各地如何获得不同的突变。

想知道是否高效是很自然的新型冠状病毒肺炎疫苗导致了逃避疫苗的变种的出现——就像黑胡椒蛾逃避捕食它们的鸟类一样。但是在全世界40%的人已经接种了疫苗——在低收入国家只有2%——以及全球每天有近100万新感染病例发生在美国,像德尔塔病毒这样传染性更强的新变种的出现是由不受控制的传播驱动的,而不是疫苗。

冠状病毒RNA遗传密码

冠状病毒使用RNA来存储信息,遗传密码的微小变化可以导致新的病毒毒株。

病毒是如何变异的

对于任何生物体,包括病毒,复制其遗传密码是繁殖的本质,但这个过程往往是不完美的。冠状病毒使用核糖核酸对于他们的遗传信息,并复制RNA比使用DNA更容易出错.研究人员表明,当冠状病毒复制时,大约3%的新病毒副本具有新的随机错误,也称为突变。

每个感染产生数以百万计的病毒在一个人的身体内,导致许多突变的冠状虫病毒。然而,突变病毒的数量是由大量与开始感染的菌株相同的病毒赋予较大的病毒。

几乎所有发生的突变都是无害的故障这并不会改变病毒的工作方式,而其他物质实际上会伤害病毒。一小部分变异可能会使病毒更具传染性,但这些变异也必须是幸运的。为了产生一种新的变种,它必须成功地跳到一个新的人身上并复制许多副本。

传输瓶颈

传输的瓶颈是限制新变种感染另一个人的能力的原因。信用:Vaughn Cooper通过Biorender,CC BY-ND

传播是重要的瓶颈

感染者体内的大多数病毒在基因上与开始感染的菌株完全相同。它是更有可能是这些复制品中的一个-不是罕见的突变-会遗传给其他人。研究表明传输几乎没有突变病毒从原来的主人传给另一个人。

即使一个新的突变体引起了感染,突变病毒的数量通常比新宿主中的非突变病毒要多通常通常传送到下一个人

突变体被传播的微小几率被称为人口瓶颈“只有一小部分病毒会开始下一次感染,这一事实是限制出现新变异的可能性的关键随机因素。每个新变体的诞生都是一个偶然事件,包括一个复制错误和一个不太可能的传输事件。在感染者体内的数百万个冠状病毒副本中,更适合的突变体是少数几个传播给另一个人并被放大成新变体的突变体之一,这种可能性很小。

B.1.1.7。SARS-CoV-2冠状病毒变种

突变改变了刺突蛋白的结构(如图红色所示),并使冠状病毒能够更好地利用ACE2受体感染细胞(如图蓝色所示).资料来源:Juan Gaertner/科学图片库

新的变异是如何出现的?

不幸的是,病毒不受控制的传播甚至可以克服最严重的瓶颈。虽然大多数突变对病毒没有影响,有些可以并且增加了冠状​​病毒的传染性.如果一种快速传播的毒株能够在某个地方造成大量COVID-19病例,它将开始击败传染性较低的毒株,并产生一种新的变种——就像delta变量一样

许多研究人员正在研究哪些突变会导致更具传染性的冠状病毒版本。结果是变异倾向于有很多相同的突变增加被感染者产生的病毒数量.每天出现超过一百万的新感染,数十亿人仍然未被接纳,易感宿主很少供不存。因此,自然选择将有利于可以利用所有这些未接种的人的突变,使冠状病毒更加传播。

在这种情况下,限制冠状病毒进化的最好方法是减少感染人数。

疫苗可以阻止新的变异

德尔塔变种已经遍布全球,而下一个变种已经在增加.如果目标是限制感染,疫苗就是答案。

即使接种疫苗的人仍然会感染丁型肝炎病毒,他们往往经历较短、较轻微的感染比未接种疫苗的人。这大大降低了任何变异病毒从一个人传染给另一个人的机会——无论是使病毒更具传染性的病毒,还是使病毒通过疫苗获得免疫力的病毒。

最终,当几乎每个人都对患有疫苗疫苗的抗癌症,突破这种免疫的病毒可能会在其他菌株上获得竞争优势。在理论上,在这种情况下,自然选择将导致可能感染的变异性并导致疫苗的人民中的严重疾病。然而,这些突变体仍必须逃避人口瓶颈。

目前,疫苗诱导免疫不太可能成为变异出现的主要因素,因为有很多新的感染正在发生。这只是一个数字游戏。病毒从逃避疫苗中得到的有限好处是与未接种疫苗的人被感染的巨大机会相比相形见绌

世界已经见证了感染数量和突变体数量上升之间的关系。在大流行失去控制之前的几个月里,冠状病毒基本保持不变。由于感染相对较少,基因密码的变异机会有限。但随着感染群集的爆发,病毒掷了数百万次骰子,一些突变产生了更适合的突变体。

阻止新变种的最好方法是阻止它们的传播,而答案就是接种疫苗。

写的:

  • Vaughn Cooper -匹兹堡大学微生物和分子遗传学教授yabo124
  • 李·哈里森-匹兹堡大学流行病学、医学、传染病和微生物学教授yabo124

这篇文章首次发表于对话对话

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