Evolusjon formet ikke bare slik planeten vår ser ut i dag, den fortsetter å forandre verden i liten skala hver dag. Og selv om du ikke (vanligvis) kan se hvordan organismer utvikler seg hver dag, har enhver evolusjonær hendelse i liten skala potensialet til å påvirke oss som art. Eksempel: mikrober, som bakterier og virus. Fordi de utvikler seg så raskt, gir mikrober et glimt av hvordan evolusjon skjer på en akselerert tidslinje og gi et eksempel på hvordan evolusjon kan påvirke menneskers helse, noen ganger med katastrofale effekter.
Mens forskere har studert utviklingen av mikrober i århundrer, har forskere nylig gjort det oppdaget en ny evolusjonsvei som utdyper vår forståelse av hvordan virus tilpasser seg deres miljø. Les videre for å lære mer om hvordan evolusjon former vårt forhold til mikrober, og de nye oppdagelsene som gir et nytt kompleksitetslag til viral evolusjon.
A Refresher: The Roll of Mutations in Evolution
Mens biologisk mangfold på jorden i dag snakker til de dype effektene av evolusjon, skjer evolusjon på mikroskala med tilfeldige genetiske endringer. En genetisk mutasjon som endrer det resulterende proteinet på en måte som gagner organismenes reproduksjons suksess, for eksempel øke energieffektiviteten eller øke motstanden mot sykdommer, er mer sannsynlig å komme videre fra generasjon til generasjon. På den annen side genetiske mutasjoner som endrer det resulterende proteinet på en negativ måte og reduserer et individets reproduksjons suksess er mindre sannsynlig å bli videreført, og kan fases ut av genet basseng.
Den enkleste måten å se evolusjon i handling i dag er i antimikrobiell resistens. Bakterier og virus er blant de raskest muterende artene, fordi de replikerer ekstremt raskt (spesielt sammenlignet med mennesker). Dette betyr at de både kan skaffe seg mutasjoner raskt og raskt gjennomgå generasjoner av vekst som forsterker gunstige mutasjoner og reduserer skadelige. Genetiske mutasjoner som gir antibiotikaresistens gir en sterk reproduksjonsfordel for bakteriene som ha dem, for eksempel, og det er derfor utvikling av svært motstandsdyktige superbugs er et slikt folkehelseproblem.
Så hvordan gjelder dette virus?
Virus bruker også genetiske mutasjoner for å utvikle seg og opprettholde evnen til å infisere vertsceller. Virus infiserer vertene sine ved å identifisere spesifikke reseptorer på vertscellemembraner - reseptorer som lar dem komme inn i cellen. Spesielle vertsidentifikasjonsproteiner på viruset fester seg til vertsreseptorene, som en lås som passer inn i en nøkkel. Viruset kan deretter komme inn i cellen (infisere verten) og "kapre" vertssystemet for å generere flere virus.
Virus følger standard "regler" for evolusjon, og genetiske mutasjoner kan påvirke deres evne til å infisere en vert. En genetisk mutasjon som skaper mer effektive "nøkler" fordeler for eksempel viruset. På den annen side kan genetiske mutasjoner til vertenes "låser" ende med å låse et virus ute. Tenk på det som et katt- og musespill: Viruset favoriserer mutasjoner som lar det påvirke verter og reprodusere mer effektivt, mens verten favoriserer mutasjoner som beskytter den mot viruset infeksjon.
Selv om disse grunnleggende prinsippene for evolusjon ikke er nye, oppdager forskere akkurat nå hvordan fleksible virus kan være i ferd med å utvikle den beste "nøkkelen" for å infisere nye verter.
Ny forskning, publisert i Vitenskap i 2018 fant at virus også kan tilpasse måten genene deres blir oversatt til protein. I stedet for å følge det generelle paradigmet "ett gen, ett protein", fant forskerne at virus kunne tilpasse seg omgivelsene sine ved å skape flere forskjellige proteiner fra samme gen. Med andre ord kan virusene bruke ett gen til å lage to helt forskjellige "nøkler", som er i stand til å passe inn i to "låser".
Hva betyr disse resultatene?
Selv om det er for tidlig å forstå den fulle virkningen av denne nylig oppdagede evolusjonsformen, kan det hjelpe oss forstå spillover infeksjoner, som oppstår når en sykdom som starter hos en art kan begynne å dukke opp i en annen. Siden SARS, Ebola og HIV startet som overføring av overløp, er det lett å forstå hvorfor forståelse av overløpsinfeksjoner er viktig for folkehelsen.
Selvfølgelig viser det også at evolusjon ikke bare skjer på et genetisk nivå. Og dette nylig oppdagede evolusjonære fenomenet kan gi oss innsikt i hvor noen smittsomme sykdommer kom fra og hvor feltet går.