L'evoluzione non solo ha modellato l'aspetto del nostro pianeta oggi, ma continua a cambiare il mondo su piccola scala ogni giorno. E mentre non puoi (di solito) vedere come gli organismi si evolvono giorno per giorno, qualsiasi evento evolutivo su piccola scala ha il potenziale per avere un impatto su di noi come specie. Caso in questione: microbi, come batteri e virus. Poiché si evolvono così rapidamente, i microbi offrono uno sguardo su come l'evoluzione avviene su un accelerato timeline e fornire un esempio di come l'evoluzione può influenzare la salute umana, a volte con disastrose effetti.
Mentre gli scienziati studiano l'evoluzione dei microbi da secoli, i ricercatori di recente scoperto un nuovo percorso di evoluzione che approfondisce la nostra comprensione di come i virus si adattano alla loro ambiente. Continua a leggere per saperne di più su come l'evoluzione modella la nostra relazione con i microbi e le nuove scoperte che aggiungono un nuovo livello di complessità all'evoluzione virale.
Un aggiornamento: il ruolo delle mutazioni nell'evoluzione
Mentre la biodiversità sulla terra oggi parla degli effetti profondi dell'evoluzione, l'evoluzione avviene su scala micro con cambiamenti genetici casuali. Una mutazione genetica che modifica la proteina risultante in un modo che avvantaggia il successo riproduttivo di un organismo, come aumentando l'efficienza energetica o aumentando la resistenza alle malattie, è più probabile che si trasmetta di generazione in generazione. D'altro canto, mutazioni genetiche che modificano in modo negativo la proteina risultante e diminuiscono an il successo riproduttivo dell'individuo ha meno probabilità di essere trasmesso e può essere gradualmente eliminato dal gene piscina.
Il modo più semplice per vedere l'evoluzione in azione oggi è la resistenza agli antimicrobici. Batteri e virus sono tra le specie a mutazione più rapida, perché si replicano estremamente rapidamente (soprattutto rispetto agli umani). Ciò significa che possono acquisire rapidamente mutazioni e subire rapidamente generazioni di crescita che amplificano le mutazioni benefiche e riducono quelle dannose. Le mutazioni genetiche che forniscono resistenza agli antibiotici forniscono un forte vantaggio riproduttivo per i batteri che averli, ad esempio, motivo per cui lo sviluppo di superbatteri altamente resistenti è una tale preoccupazione per la salute pubblica.
Quindi, come si applica ai virus?
I virus utilizzano anche mutazioni genetiche per evolversi e mantenere la capacità di infettare le cellule ospiti. I virus infettano i loro ospiti identificando recettori specifici sulle membrane delle cellule ospiti, recettori che consentono loro di entrare nella cellula. Speciali proteine di identificazione dell'ospite sul virus si attaccano ai recettori dell'ospite, come un lucchetto che si inserisce in una chiave. Il virus può quindi entrare nella cellula (infettando l'ospite) e "dirottare" il sistema dell'ospite per generare più virus.
I virus seguono le "regole" standard per l'evoluzione e le mutazioni genetiche possono influire sulla loro capacità di infettare un ospite. Una mutazione genetica che crea "chiavi" più efficaci avvantaggia il virus, ad esempio. D'altra parte, le mutazioni genetiche ai "lucchetti" degli ospiti potrebbero finire per bloccare un virus. Pensalo come un gioco del gatto e del topo: il virus favorisce le mutazioni che gli consentono di influenzare gli ospiti e riprodursi in modo più efficiente, mentre l'ospite favorisce le mutazioni che lo proteggono dal virus infezione.
Sebbene questi principi fondamentali dell'evoluzione non siano nuovi, gli scienziati stanno scoprendo solo ora now Come i virus flessibili possono essere l'evoluzione della "chiave" migliore per infettare nuovi host.
Nuova ricerca, pubblicata in Scienza nel 2018 hanno scoperto che i virus possono anche adattare il modo in cui i loro geni vengono tradotti in proteine. Invece di seguire il paradigma generale "un gene, una proteina", i ricercatori hanno scoperto che i virus potrebbero adattarsi all'ambiente circostante creando più proteine diverse dallo stesso gene. In altre parole, i virus potrebbero usare un gene per creare due "chiavi" completamente diverse, in grado di adattarsi a due "lucchetti" dell'ospite.
Cosa significano questi risultati?
Anche se è troppo presto per comprendere il pieno impatto di questa forma di evoluzione appena scoperta, potrebbe aiutarci comprendere le infezioni da spillover, che si verificano quando una malattia che inizia in una specie potrebbe iniziare a comparire in un altro. Dal momento che SARS, Ebola e HIV sono iniziati come trasmissione di spillover, è facile capire perché la comprensione delle infezioni di spillover è importante per la salute pubblica.
Naturalmente, mostra anche che l'evoluzione non avviene solo a livello genetico. E questo fenomeno evolutivo appena scoperto potrebbe darci un'idea dell'origine di alcune malattie infettive e di dove sta andando il campo.