Indholdsfortegnelse:

Massive antal af nye COVID-19-infektioner, ikke vacciner, er hoveddriveren til nye coronavirus-varianter
Massive antal af nye COVID-19-infektioner, ikke vacciner, er hoveddriveren til nye coronavirus-varianter
Anonim

Fremkomsten af ​​coronavirus-varianter har fremhævet den enorme indflydelse, evolutionsbiologi har på dagligdagen. Men hvordan mutationer, tilfældige tilfældigheder og naturlig selektion producerer varianter er en kompliceret proces, og der har været megen forvirring om, hvordan og hvorfor nye varianter opstår.

Indtil for nylig var det mest berømte eksempel på hurtig udvikling historien om den pebermøl. I midten af ​​1800-tallet begyndte fabrikker i Manchester, England, at dække mølens habitat i sod, og mølens normale hvide farve gjorde dem synlige for rovdyr. Men nogle møl havde en mutation, der gjorde dem mørkere. Da de var bedre camoufleret i deres nye verden, kunne de unddrage sig rovdyr og reproducere mere end deres hvide modstykker.

Vi er en evolutionær biolog og en infektionssygdomsepidemiolog ved University of Pittsburgh, som arbejder sammen om at spore og kontrollere udviklingen af ​​patogener. I løbet af det seneste halvandet år har vi fulgt nøje, hvordan coronavirus har fået forskellige mutationer rundt om i verden.

Det er naturligt at undre sig over, om meget effektive COVID-19-vacciner fører til fremkomsten af ​​varianter, der unddrager sig vaccinen - ligesom mørkt pebermøl undgik fugle, der jagede dem. Men med lige under 40 % af mennesker i verden, der har modtaget en dosis af en vaccine – kun 2 % i lavindkomstlande – og næsten en million nye infektioner, der forekommer globalt hver dag, opstår der nye, mere smitsomme varianter som delta, bliver drevet af ukontrolleret transmission, ikke vacciner.

Hvordan en virus muterer

For enhver organisme, inklusive en virus, er kopiering af dens genetiske kode essensen af ​​reproduktion - men denne proces er ofte ufuldkommen. Coronaviruss bruger RNA til deres genetiske information, og kopiering af RNA er mere udsat for fejl end at bruge DNA. Forskere har vist, at når coronavirus replikeres, har omkring 3 % af nye viruskopier en ny, tilfældig fejl, også kendt som en mutation.

Hver infektion producerer millioner af vira i en persons krop, hvilket fører til mange muterede coronavirus. Antallet af muterede vira er dog overskygget af det meget større antal vira, der er det samme som stammen, der startede infektionen.

Næsten alle de mutationer, der opstår, er harmløse fejl, der ikke ændrer, hvordan virussen virker - og andre skader faktisk virussen. En lille del af ændringerne kan gøre virussen mere smitsom, men disse mutanter skal også være heldige. For at give anledning til en ny variant skal den med succes springe til en ny person og replikere mange kopier.

Transmission er den vigtige flaskehals

De fleste vira hos en inficeret person er genetisk identiske med den stamme, der startede infektionen. Det er meget mere sandsynligt, at en af ​​disse kopier - ikke en sjælden mutation - bliver givet videre til en anden. Forskning har vist, at næsten ingen muterede vira overføres fra deres oprindelige vært til en anden person.

Og selvom en ny mutant forårsager en infektion, er mutantvira normalt i undertal af ikke-mutante vira i den nye vært og overføres normalt ikke til den næste person.

De små odds for at en mutant bliver overført kaldes "befolkningsflaskehalsen." At det kun er et lille antal af vira, der starter den næste infektion, er den kritiske, tilfældige faktor, der begrænser sandsynligheden for, at der opstår nye varianter. Fødslen af ​​hver ny variant er en tilfældig begivenhed, der involverer en kopieringsfejl og en usandsynlig transmissionsbegivenhed. Ud af de millioner af coronavirus-kopier i en inficeret person, er chancerne ringe for, at en fitter mutant er blandt de få, der spreder sig til en anden person og bliver forstærket til en ny variant.

Hvordan opstår nye varianter?

Desværre kan ukontrolleret spredning af en virus overvinde selv de strammeste flaskehalse. Mens de fleste mutationer ikke har nogen effekt på virussen, kan og har nogle øget, hvor smitsom coronavirus er. Hvis en hurtigt spredende stamme er i stand til at forårsage et stort antal COVID-19-tilfælde et eller andet sted, vil den begynde at udkonkurrere mindre smitsomme stammer og generere en ny variant – ligesom delta-varianten gjorde.

Mange forskere studerer, hvilke mutationer der fører til mere overførbare versioner af coronavirus. Det viser sig, at varianter har haft en tendens til at have mange af de samme mutationer, der øger mængden af ​​virus, som en inficeret person producerer. Med mere end en million nye infektioner, der forekommer hver dag, og milliarder af mennesker, der stadig er uvaccinerede, er modtagelige værter sjældent en mangelvare. Så naturlig udvælgelse vil favorisere mutationer, der kan udnytte alle disse uvaccinerede mennesker og gøre coronavirus mere overførbart.

Under disse omstændigheder er den bedste måde at begrænse udviklingen af ​​coronavirus på at reducere antallet af infektioner.

Vacciner stopper nye varianter

Delta-varianten har spredt sig over hele kloden, og de næste varianter er allerede på vej frem. Hvis målet er at begrænse infektioner, er vacciner svaret.

Selvom vaccinerede mennesker stadig kan blive smittet med deltavarianten, har de en tendens til at opleve kortere, mildere infektioner end uvaccinerede personer. Dette reducerer i høj grad chancerne for, at enhver muteret virus - enten en, der gør virussen mere overførbar, eller en, der kunne tillade den at komme forbi immunitet fra vacciner - fra at hoppe fra en person til en anden.

Til sidst, når næsten alle har en vis immunitet mod coronavirus fra vaccination, kan vira, der bryder igennem denne immunitet, opnå en konkurrencefordel i forhold til andre stammer. Det er teoretisk muligt, at naturlig selektion i denne situation vil føre til varianter, der kan inficere og forårsage alvorlig sygdom hos vaccinerede. Disse mutanter skal dog stadig undslippe befolkningsflaskehalsen.

Indtil videre er det usandsynligt, at vaccine-induceret immunitet vil være den største aktør i variantfremkomst, fordi der er masser af nye infektioner, der opstår. Det er simpelthen et talspil. Den beskedne fordel, som virussen ville få ved at unddrage sig vacciner, overskygges af de enorme muligheder for at inficere uvaccinerede mennesker.

Verden har allerede været vidne til forholdet mellem antallet af infektioner og stigningen af ​​mutanter. Coronavirussen forblev stort set uændret i flere måneder, indtil pandemien kom ud af kontrol. Med relativt få infektioner havde den genetiske kode begrænsede muligheder for at mutere. Men da infektionsklynger eksploderede, rullede virussen med terningerne millioner af gange, og nogle mutationer producerede bedre mutanter.

Den bedste måde at stoppe nye varianter på er at stoppe deres spredning, og svaret på det er vaccination.

Vaughn Cooper, professor i mikrobiologi og molekylær genetik, University of Pittsburgh og Lee Harrison, professor i epidemiologi, medicin og infektionssygdomme og mikrobiologi, University of Pittsburgh

Populær af emne.