在3年来的新冠疫情大流行期间,新冠肺炎病*一直在快速进化,一个接一个的变种让世界措手不及。
电子显微镜图像显示了在疫情早期分离出的新型冠状病*粒子。
但世界卫生组织(WorldHealthOrganization)已有近一年时间没有给一种新型冠状病*变种取希腊名字了,这种做法是为那些确实或可能对公共卫生产生重大影响的新变种保留的,比如更具传染性或导致更严重疾病的变种。
这就提出了一个问题:病*的进化最终开始衰退了吗,这可能使它变得更容易预测了吗?
根据记者采访的十几位进化生物学家、病*学家和免疫学家的说法,答案是否定的!
“新型冠状病*继续以极快的速度发展,”他说特雷弗·贝德福德他是计算生物学家,在西雅图的弗雷德·哈钦森癌症中心研究病*的进化。“没有证据表明进化正在放缓。”
相反,最重要的进化变化一直局限在奥米克隆家族,而不是出现全新的变种。
虽然阿尔法、贝塔、伽马和其他命名的变体在新型冠状病*家族树上长出了新的分枝,但这些分枝与奥米克隆树枝相比相形见绌,奥米克隆树枝现在布满了过多的亚变体枝干。
“奥米克隆的孩子——也就是众多奥米克隆家族中的直系子女和堂兄弟姐妹——已经相互取代”,成为推动疫情的主导力量,说艾玛·霍德克罗夫特他是伯尔尼大学的分子流行病学家。“但同一个家族一直在通过战胜其他菌株而占据主导地位”。
距离奥米克隆首次被检测到已经过去了近一年,科学家们表示冠状病*家族树的这一分支仍在蓬勃发展。
一个变种来统治他们所有
不断扩大的奥米克隆群保持了它的优势,通过所谓的“趋同”进化—当实体由于相似的环境压力而独立发展相似的特征时,根据在芝加哥大学研究病*的遗传学家玛侬·拉贡内-克罗宁表述。
“我们似乎第一次看到了大规模趋同进化的证据,”Ragonnet-Cronin说。“我们有人们所说的一群奥米克隆病*,它们在奥米克隆内有不同的祖先,但有相同的突变。”
这些突变赋予了这些奥米克隆后代拥有他们现在最需要的一种能力:躲过人们因感染、接种疫苗或两者兼而有之而建立起来的免疫力。
“当你在进化中看到趋同时,这是进化的方式在说‘这种变异被一次又一次地反复选择,因为它真的很有帮助,’”他说杰西·布鲁姆西雅图弗雷德·哈钦森癌症中心的计算生物学家。
病*刺突蛋白的这些突变增加了其逃避保护性抗体的能力,并继续感染大量人群。
“如果你愿意的话,这种病*会得到很多彩票。看起来,有了这些新的变异,这些新的突变就像中了头彩,”路易斯安那州立大学的免疫学家杰里米·卡米尔说。
疾病控制和预防中心正在追踪十几个奥米克隆变异体,包括BF.7、BQ.1和BQ.1.1,其中一些似乎是迄今为止最免疫规避的。
幸运的是,人们通过接种疫苗和感染建立起来的免疫力似乎仍在保护大多数人免于严重疾病和死亡。
但是新的传染性极强的奥米克隆亚变异体可能有助于推动另一次激增。它们也给了病*更多的机会去繁殖、变异和进化。
依然充满惊喜的家谱?
虽然这一切听起来很可怕,但变异*株奥秘克隆omicron家族的长期统治地位给了一些科学家一些希望。
在一种相对乐观的情况下,这种病*可能会在很长一段时间内以这种方式进化,朝着更微妙的进化方向发展,如流感,而不会突然改变其行为,使其变得更加危险。
“事实上,我们可能已经走出了一个阶段(在疫情),在这个阶段,我们从树的不同部分获得了全新的病*,席卷而来并占据主导地位,这可能是一个迹象,表明我们正在走向一个更加稳定的病*未来,”霍德克罗夫特说。
但是这意味着大量的人仍然会感染这种病*。许多人仍然会得重病、死亡或患长期新冠COVID。专家告诉记者,因为这种病*仍然很新,所以不可能知道这种病*将来会如何演变。
“我们实际上是在对付一种全新的病*,”他说克里斯蒂安·安德森斯克里普斯研究所的免疫学家。“我们不知道这种特殊病*可能有多少种其他途径。我们只是现阶段不知道。”
例如,无法排除一种截然不同的变种再次出现的可能性,也许是在免疫系统受损无法驱逐病*的人体内酝酿之后。这让病*与人类免疫系统广泛互动,并找到更有利的突变。
“我向你保证,有些人持续感染了德尔塔和阿尔法,他们有一些非常奇怪的突变组合,”亚利桑那大学的进化生物学家伍罗贝他说。“我已经做好了充分准备,以应对类似delta或alpha为基础的奥密克隆omicron事件,在这种事件中,那些在某人体内酝酿的僵尸病*之一会出现。”
*株奥秘克隆Omicron家族代表新冠病*进化新的趋势?
在过去的三年里,新冠病*SARS-CoV-2的演变至少可以说是很奇怪。在整个年,专家们经常警告说这种新型冠状病*有可能发生变异,但最初,它仍然明显没有变化,直到年底出现了三个变种。
阿尔法、贝塔和伽马都突然出现了。三个不同的品系,在世界的三个不同地区。所有这些都有相对相似的变异。
变化已经开始,在年,我们看到一系列的感染波穿过世界,每一个都是由一个新的变体驱动的。这些连续的浪潮中特别不寻常的是,每一个后续的变体都与之前的变体不同。这不是一个单一品系慢慢变异和变化的情况,而是发生了大的进化飞跃,新的品系突然出现了。
自从奥秘克隆Omicron在年底和年初袭击以来,大流行病的路径似乎已经改变。Omicron的品系没有发生大的进化飞跃,而是分裂成几十个不同的亚型。
奥秘克隆Omicron最初出现时有三个相对独立的分支(BA.1、BA.2和BA.3),但现在这种病*的特点是有一系列令人头晕的亚型。而自从最近的BA.5浪潮以来,似乎没有任何一个亚变体占主导地位。相反,研究人员正在观察所有这些不同的亚变体慢慢地开始采取类似的形式,同样的突变似乎在多个独立的进化途径中取得成功。
在进化生物学的世界里,趋同进化理论解释了完全不相关的生物体如何能够分别进化出令人难以置信的相似特征。当面临相同的选择压力时,截然不同的生物体最终往往会有令人着迷的相似之处。
最常被引用的趋同进化的例子之一是鲨鱼和海豚身体之间惊人的相似性。这两种生物没有共同的祖先,但它们在面临相同的选择压力的基础上进化成了相似的样子。
就SARS-CoV-2而言,我们中的许多人可能对有关该病*独特的尖峰蛋白的听闻很熟悉。这是一种高度可识别的蛋白质,已有的被证明成功的疫苗使用它来产生保护性免疫反应。穗状蛋白的一个部分被称为受体结合域(RBD)。它位于蛋白质的顶部,帮助病*附着在人体细胞的某些受体上,这是一个在我们体内感染和复制的关键过程。
最初的疫苗使用的是年采自武汉的冠状病*的一个样本,它对目前有许多突变的Omicron变体仍然非常有效,因为直到现在,RBD的变化还非常少。
最近的一项研究(可作为预印本,尚未经过同行评审或发表在期刊上)提出了一组引人注目的数据,表明一些新的Omicron亚变体都出现了类似的受体结合域的突变。在给新图集的一封电子邮件中,该论文的通讯作者曹云龙解释说,多个独立变体的类似突变表明SARS-CoV-2正在成功地找到逃避我们目前免疫的方法。
"RBD收敛进化,意味着最近出现的SARS-CoV-2Omicron品系所进化的RBD突变在相同的位点(热点)上收敛,包括R、K、V、G、N、L、N、F、F和R,"曹云龙解释说。"看到这种趋同的进化模式将意味着SARS-CoV-2将比以前更频繁地进化出免疫破坏性的突变,而由此产生的新变体将具有更大的免疫破坏性。"
在过去,新的大流行浪潮很容易识别。一个单一的变种出现了,全球的基因组测试迅速显示它的流行程度在增长。但是现在,随着奥秘克隆Omicron被戏剧性地分割成几十个亚变体,新的趋势更难发现。
一些变异体追踪者最近改变了他们的监视策略,试图更好地掌握新出现的浪潮。一些人现在不再将他们的系统设置为跟踪特定的变体,而是将具有趋同突变的变体组合在一起。通过将具有共同突变的变体放入类似的"桶"中,很快就可以看出这些新的新冠病*SARS-CoV-2变体正在变得普遍。
科尼利厄斯·罗默CorneliusRoemer,一位位于欧洲的病*进化研究者,一直处于记录这些新的融合变体的全球增长的最前沿。他的监测显示,一个亚变体的关键RBD突变越多,其增长速度越快。
科尼利厄斯·罗默的追踪表明,截至9月底,具有四个关键RBD突变的亚变体可能占新病*样本的30%以上。但是再加上两到三个关键的RBD突变,你会看到一些非同寻常的新亚变体(XBB、BQ.1.1或BA.2.3.20)出现并快速增长。
这一切将走向何方,谁也说不准。这些亚变体中的一个会不会像前几波一样最终占主导地位?或者我们将面临一些人所说的"变体汤",即几个类似的亚变体在世界不同地区变得流行?新冠病*江湖就如同再无武林盟主可以一统江湖,只有若干武林顶级高手割据一方。
马克·约翰逊将目前正在出现的感染浪潮描述为更上升中的潮水,随着所有这些亚变体都汇聚到相同的突变上,我们将看到病例数量的上升。他说,这种病*的变异速度"快得令人发指"。病*在潜在的变异空间方面仍有很大的移动空间。这是否意味着它变得更严重或更不严重还不得而知,但由于如此大规模的持续感染使新的突变蓬勃发展,预计在未来会看到大量更多的新品系出现。
我是热谈哥革命的老农
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