Evolutie heeft niet alleen bepaald hoe onze planeet er vandaag uitziet, ze blijft de wereld elke dag op kleine schaal veranderen. En hoewel je (meestal) niet kunt zien hoe organismen van dag tot dag evolueren, heeft elke kleinschalige evolutionaire gebeurtenis het potentieel om ons als soort te beïnvloeden. Voorbeeld: microben, zoals bacteriën en virussen. Omdat ze zo snel evolueren, bieden microben een glimp van hoe evolutie op een versnelde manier gebeurt tijdlijn en een voorbeeld geven van hoe evolutie de menselijke gezondheid kan beïnvloeden, soms met rampzalige Effecten.
Terwijl wetenschappers de evolutie van microben al eeuwenlang bestuderen, hebben onderzoekers onlangs ontdekte een nieuw pad van evolutie dat ons begrip van hoe virussen zich aanpassen aan hun milieu. Lees verder om meer te weten te komen over hoe evolutie onze relatie met microben vormgeeft, en de nieuwe ontdekkingen die een nieuwe laag van complexiteit toevoegen aan virale evolutie.
Een opfriscursus: de rol van mutaties in evolutie
Terwijl de biodiversiteit op aarde vandaag spreekt over de diepgaande effecten van evolutie, gebeurt evolutie op microschaal met willekeurige genetische veranderingen. Een genetische mutatie die het resulterende eiwit verandert op een manier die het reproductieve succes van een organisme ten goede komt, zoals: het verhogen van de energie-efficiëntie of het verhogen van de weerstand tegen ziekten, wordt eerder doorgegeven van generatie op generatie. Aan de andere kant, genetische mutaties die het resulterende eiwit op een negatieve manier veranderen en een reproductief succes van het individu wordt minder snel doorgegeven en kan uit het gen verdwijnen zwembad.
De gemakkelijkste manier om evolutie vandaag in actie te zien, is in antimicrobiële resistentie. Bacteriën en virussen behoren tot de snelst muterende soorten, omdat ze extreem snel repliceren (vooral in vergelijking met mensen). Dit betekent dat ze zowel snel mutaties kunnen krijgen als snel generaties van groei kunnen ondergaan die gunstige mutaties versterken en schadelijke mutaties verminderen. Genetische mutaties die antibioticaresistentie bieden, bieden een sterk reproductief voordeel voor de bacteriën die: hebben, bijvoorbeeld, en daarom is de ontwikkeling van zeer resistente superbacteriën zo'n probleem voor de volksgezondheid.
Dus hoe is dit van toepassing op virussen?
Virussen gebruiken ook genetische mutaties om te evolueren en het vermogen om gastheercellen te infecteren te behouden. Virussen infecteren hun gastheren door specifieke receptoren op gastheercelmembranen te identificeren - receptoren waarmee ze de cel kunnen binnendringen. Speciale gastheeridentificatie-eiwitten op het virus hechten zich aan de gastheerreceptoren, zoals een slot dat in een sleutel past. Het virus kan dan de cel binnendringen (de gastheer infecteren) en het systeem van de gastheer "kapen" om meer virussen te genereren.
Virussen volgen de standaard "regels" voor evolutie, en genetische mutaties kunnen hun vermogen om een gastheer te infecteren beïnvloeden. Een genetische mutatie die zorgt voor effectievere 'sleutels' komt bijvoorbeeld het virus ten goede. Aan de andere kant kunnen genetische mutaties in de 'sloten' van de gastheer ertoe leiden dat een virus wordt buitengesloten. Zie het als een kat-en-muisspel: het virus is voorstander van mutaties waardoor het gastheren en hosts efficiënter reproduceren, terwijl de gastheer de voorkeur geeft aan mutaties die hem beschermen tegen de virale infectie.
Hoewel deze basisprincipes van evolutie niet nieuw zijn, ontdekken wetenschappers nu pas hoe flexibele virussen kunnen de beste "sleutel" zijn om nieuwe hosts te infecteren.
Nieuw onderzoek, gepubliceerd in Wetenschap in 2018 ontdekten dat virussen ook de manier kunnen aanpassen waarop hun genen worden vertaald in eiwitten. In plaats van het algemene 'één gen, één eiwit'-paradigma te volgen, ontdekten de onderzoekers dat virussen zich konden aanpassen aan hun omgeving door meerdere verschillende eiwitten van hetzelfde gen te maken. Met andere woorden, de virussen zouden één gen kunnen gebruiken om twee totaal verschillende 'sleutels' te maken, die in twee 'sluizen' van de gastheer passen.
Wat betekenen deze resultaten?
Hoewel het te vroeg is om de volledige impact van deze nieuw ontdekte vorm van evolutie te begrijpen, kan het ons helpen overloopinfecties begrijpen, die optreden wanneer een ziekte die bij één soort begint, kan optreden in een ander. Aangezien SARS, Ebola en HIV allemaal begonnen als spillover-overdracht, is het gemakkelijk in te zien waarom het begrijpen van spillover-infecties belangrijk is voor de volksgezondheid.
Het laat natuurlijk ook zien dat evolutie niet alleen op genetisch niveau plaatsvindt. En dit nieuw ontdekte evolutionaire fenomeen kan ons inzicht geven in waar sommige infectieziekten vandaan kwamen en waar het veld naartoe gaat.