病毒变种如何演变

“病毒在复制DNA时会发生变异，并产生大量新的变种，达尔文定律在这一点上占据了主导地位。

查尔斯·达尔文突然想到生命形式的进化是通过一个简单的自然选择过程进行的。每一种动物都有各种各样的特征。那些增加繁殖可能性的通常会变得更常见，而那些减少繁殖机会的则会消失

病毒也是如此，但它们有某些特殊性。病毒的特征并不像人类生孩子时那样，主要是通过双亲基因的结合而显现出来的。当他们复制时，更多的是粗心大意

“大多数突变对病毒有害，很快就会消失，”阿尔伯特教授解释道。“有些是中性的，它们是否存活是非常随机的。然而，其他突变以某种方式改善了病毒。它们将被进化选择并继续生存。”

两种不同的病毒也可以合并，尽管这种重组不常见，但它可以导致巨大的进化飞跃。2021年12月，有媒体报道德尔塔和奥米克伦可以生产这样的后代：“DeltAcon”。然而，很快就证明这是一个实验室序列污染的案例

病毒成功的定义是传播。它们完全依赖宿主细胞的复制和传播能力。但病毒也必须能够从一个宿主传播到另一个宿主

病毒可以通过多种方式增加其固有的传播能力，例如通过更有效地结合宿主细胞表面的受体并进入细胞，在每个细胞中产生更多的病毒颗粒，或更快地离开我们的细胞或身体。随着越来越多的人被感染并最终免疫，能够逃避免疫系统的病毒在进化上处于优势

病毒变体可以共存——有时在同一个宿主中。对于HIV，每个感染者体内都会发生猖獗的进化；被感染了很长时间的患者携带着成千上万的病毒

但它们也可以相互消除。如果一种快速传播的变种能感染对其他变种免疫的个体，它就增加了完全接管的几率

正如预期的那样，新的冠状病毒变种都具有更高的传染性。但也有一些惊喜

卡罗林斯卡研究所分子细胞生物学系研究员本·穆雷尔说：“在大流行初期，人们普遍认为SARS-CoV-2相对较低的突变率意味着我们不必担心它会迅速多样化，但事实证明这是一种误解。”

当RNA序列中的碱基对被随机删除、添加或替换时，冠状病毒就会发生突变。变化率约为每15天一个碱基对。其他RNA病毒通常变异相对较快；然而，SARS-CoV-2配备了一种机制，可以纠正错误的复制因子，从而降低突变率

病毒最初几个月几乎完全没有变化。直到，也就是说，突变变种突然同时出现在几个地方

“我们不完全理解为什么会发生这种情况，”穆雷尔博士说。“这可能是因为一开始每个人都缺乏免疫力，因此病毒可以不受阻碍地传播。但当足够比例的人群被感染时，病毒可能会在许多地方同时出现类似的进化压力。”

它始于英国和南非科学家发现的α和β变种。没过多久，他们的表弟伽马就出现在巴西。他们在棘突蛋白上有一些共同的突变，并且所有的突变都比早期的突变更具传染性

许多人认为下一个问题变种可能是阿尔法的后代，阿尔法是三种病毒中最具传染性的一种。但首次在印度发现的德尔塔变异病毒，是自发进化的，传播能力比原始病毒高出许多倍

接下来是另一个惊喜——Omicron。它也与以前的SARS-CoV-2变种完全无关，但传播速度极为迅速，并且在spike蛋白上有30多个新的突变

世界各地的实验室都在监测有关病毒监测的事实。在瑞典，公共卫生机构正在跟踪病毒变异，并从不同实验室收集测序数据，其中包括七所大学医院的临床实验室、SciLifeLab和卡罗琳斯卡研究所的国家大流行中心，大约70%的测序发生在这些实验室。

科学家不知道Omicron在南非被发现之前是如何积累如此多的突变的

“一种可能的解释是，它是在一名免疫力低下的患者身上进化而来的，该患者长期携带这种感染，”穆雷尔博士说。“在免疫系统影响下的持续复制将能够解释我们在Omicron中看到的许多突变。”

另一种可能性是SARS-CoV-2跳回另一个物种，发生突变，然后跳回人类

研究人员也不完全确定为什么奥米克龙传播如此迅速。一种理论认为，这种变体进入细胞的方式不同

病毒利用它刺入蛋白质进入细胞。但首先，刺需要在宿主细胞中被一种名为furin的酶切割。然而，还有另一种途径通过称为内体的细胞器进入细胞，如果蛋白质不被切割，这个过程会更有效

Delta变体的高遗传性可能与其spike蛋白的更高切割能力有关。当Omicron出现时，许多科学家认为它使用了相同的机制，但更好

“但现在我们知道Omicron的行为有所不同，”穆雷尔博士说。“棘突蛋白被切割的程度较低，并且它更有效地利用了内体进入途径，但我们尚不清楚是如何进行的。”

部分解释是，它还潜行于针对早期变种或基于原始变种蛋白质的疫苗而建立的免疫力之外

Murrell博士的研究小组与Albert教授合作，成功地从疑似Omicron患者的血液样本中克隆了Omicron的spike蛋白。他们的研究结果表明，中和抗体（防止病毒进入细胞）对奥米克龙的效果不如原始SARS-CoV-2变种。

他继续说道：“奥米克龙可以很好地避免中和抗体。这意味着你可能更容易感染。”

然而，抗体反应并不像大多数人预期的那么糟糕。有些人的抗体也对奥米克龙有效，尤其是如果他们之前被感染，然后接种疫苗的话

“其他实验室随后的研究表明，第三剂增强型疫苗也能达到类似的效果，尽管该疫苗仍然使用最初的创始变种的峰值，”穆雷尔博士说。