Die Evolution hat nicht nur das heutige Aussehen unseres Planeten geprägt, sie verändert die Welt jeden Tag im kleinen Maßstab. Und obwohl Sie (normalerweise) nicht sehen können, wie sich Organismen von Tag zu Tag entwickeln, hat jedes kleine evolutionäre Ereignis das Potenzial, uns als Spezies zu beeinflussen. Ein typisches Beispiel: Mikroben wie Bakterien und Viren. Da sie sich so schnell entwickeln, bieten Mikroben einen Einblick in die Evolution auf einem beschleunigten Zeitleiste und geben ein Beispiel dafür, wie sich die Evolution auf die menschliche Gesundheit auswirken kann, manchmal mit katastrophalen Auswirkungen.
Während Wissenschaftler seit Jahrhunderten die Evolution von Mikroben untersuchen, haben Forscher kürzlich einen neuartigen Evolutionspfad entdeckt, der unser Verständnis davon vertieft, wie sich Viren an ihre Umgebung. Lesen Sie weiter, um mehr darüber zu erfahren, wie die Evolution unsere Beziehung zu Mikroben prägt und die neuen Entdeckungen, die der viralen Evolution eine neue Ebene der Komplexität verleihen.
Eine Auffrischung: Die Rolle von Mutationen in der Evolution
Während die Biodiversität auf der Erde heute auf die tiefgreifenden Auswirkungen der Evolution hindeutet, geschieht die Evolution im Mikromaßstab mit zufälligen genetischen Veränderungen. Eine genetische Mutation, die das resultierende Protein so verändert, dass der Fortpflanzungserfolg eines Organismus begünstigt wird, wie z Erhöhung der Energieeffizienz oder Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten, wird mit größerer Wahrscheinlichkeit von Generation zu Generation weitergegeben Generation. Auf der anderen Seite können genetische Mutationen, die das resultierende Protein negativ verändern und die An Der Fortpflanzungserfolg des Individuums wird mit geringerer Wahrscheinlichkeit weitergegeben und kann schrittweise aus dem Gen genommen werden Schwimmbad.
Der einfachste Weg, die Evolution heute in Aktion zu sehen, ist die antimikrobielle Resistenz. Bakterien und Viren gehören zu den am schnellsten mutierenden Arten, da sie sich (insbesondere im Vergleich zum Menschen) extrem schnell vermehren. Dies bedeutet, dass sie sowohl schnell Mutationen erwerben als auch schnell Generationen des Wachstums durchlaufen können, die nützliche Mutationen verstärken und schädliche Mutationen reduzieren. Genetische Mutationen, die Antibiotikaresistenz verleihen, bieten einen starken Fortpflanzungsvorteil für die Bakterien, die haben sie zum Beispiel, weshalb die Entwicklung hochresistenter Superbakterien ein solches Problem für die öffentliche Gesundheit ist.
Wie trifft dies auf Viren zu?
Viren nutzen auch genetische Mutationen, um sich zu entwickeln und die Fähigkeit zu erhalten, Wirtszellen zu infizieren. Viren infizieren ihre Wirte, indem sie spezifische Rezeptoren auf den Wirtszellmembranen identifizieren – Rezeptoren, die es ihnen ermöglichen, in die Zelle einzudringen. Spezielle Wirtsidentifizierungsproteine des Virus heften sich an die Wirtsrezeptoren, wie ein Schloss, das in einen Schlüssel passt. Das Virus kann dann in die Zelle eindringen (den Wirt infizieren) und das System des Wirts "entführen", um weitere Viren zu erzeugen.
Viren folgen den Standard-„Regeln“ für die Evolution, und genetische Mutationen können ihre Fähigkeit, einen Wirt zu infizieren, beeinträchtigen. Eine genetische Mutation, die effektivere "Schlüssel" erzeugt, kommt beispielsweise dem Virus zugute. Auf der anderen Seite könnten genetische Mutationen an den "Schlössern" der Wirte dazu führen, dass ein Virus ausgesperrt wird. Stellen Sie es sich wie ein Katz-und-Maus-Spiel vor: Das Virus begünstigt Mutationen, die es ihm ermöglichen, Wirte zu beeinflussen und reproduzieren sich effizienter, während der Wirt Mutationen bevorzugt, die ihn vor dem Virus schützen Infektion.
Obwohl diese grundlegenden Prinzipien der Evolution nicht neu sind, entdecken Wissenschaftler gerade erst Wie Flexible Viren können bei der Entwicklung des besten "Schlüssels" sein, um neue Wirte zu infizieren.
Neue Forschung, veröffentlicht in Wissenschaft fanden 2018 heraus, dass Viren auch die Art und Weise, wie ihre Gene in Proteine übersetzt werden, anpassen können. Anstatt dem allgemeinen Paradigma "ein Gen, ein Protein" zu folgen, fanden die Forscher heraus, dass sich Viren an ihre Umgebung anpassen können, indem sie mehrere verschiedene Proteine aus demselben Gen erzeugen. Mit anderen Worten, die Viren könnten ein Gen verwenden, um zwei völlig unterschiedliche "Schlüssel" zu erzeugen, die in zwei Wirts-"Schlösser" passen.
Was bedeuten diese Ergebnisse?
Obwohl es noch zu früh ist, um die vollen Auswirkungen dieser neu entdeckten Form der Evolution zu verstehen, könnte sie uns helfen help Spillover-Infektionen verstehen, die auftreten, wenn eine Krankheit, die bei einer Art beginnt, in auftritt Ein weiterer. Da SARS, Ebola und HIV alle als Spillover-Übertragung begannen, ist es leicht zu verstehen, warum das Verständnis von Spillover-Infektionen für die öffentliche Gesundheit wichtig ist.
Es zeigt natürlich auch, dass Evolution nicht nur auf genetischer Ebene stattfindet. Und dieses neu entdeckte evolutionäre Phänomen kann uns einen Einblick geben, woher einige Infektionskrankheiten kommen und wohin sich das Feld entwickelt.