Ewolucja nie tylko ukształtowała dzisiejszy wygląd naszej planety, ale także każdego dnia zmienia świat na małą skalę. I chociaż nie można (zazwyczaj) zobaczyć, jak organizmy ewoluują na co dzień, każde wydarzenie ewolucyjne na małą skalę może potencjalnie wpłynąć na nas jako gatunek. Przykład: drobnoustroje, takie jak bakterie i wirusy. Ponieważ ewoluują tak szybko, drobnoustroje dają wgląd w to, jak ewolucja zachodzi w przyspieszonym oś czasu i podać przykład tego, jak ewolucja może wpływać na ludzkie zdrowie, czasami z katastrofalnym skutkiem efekty.
Podczas gdy naukowcy od wieków badają ewolucję drobnoustrojów, badacze ostatnio odkryli nową ścieżkę ewolucji, która pogłębia nasze zrozumienie tego, w jaki sposób wirusy przystosowują się do swoich środowisko. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak ewolucja kształtuje nasz związek z drobnoustrojami, oraz o nowych odkryciach, które dodają nową warstwę złożoności do ewolucji wirusów.
Przypomnienie: rola mutacji w ewolucji
Podczas gdy dzisiejsza bioróżnorodność na Ziemi świadczy o głębokich skutkach ewolucji, ewolucja zachodzi w mikroskali z przypadkowymi zmianami genetycznymi. Mutacja genetyczna, która zmienia powstałe białko w sposób korzystny dla sukcesu reprodukcyjnego organizmu, na przykład: zwiększenie efektywności energetycznej lub zwiększenie odporności na choroby, jest bardziej prawdopodobne, że zostanie przekazane z pokolenia na pokolenie Pokolenie. Z drugiej strony mutacje genetyczne, które zmieniają powstałe białko w negatywny sposób i zmniejszają sukces reprodukcyjny osobnika jest mniej podatny na przekazanie i może zostać wycofany z genu basen.
Najłatwiejszym sposobem, aby dziś zobaczyć ewolucję w działaniu, jest oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe. Bakterie i wirusy należą do gatunków najszybciej mutujących, ponieważ replikują się niezwykle szybko (szczególnie w porównaniu z ludźmi). Oznacza to, że mogą zarówno szybko nabywać mutacje, jak i szybko przechodzić pokolenia wzrostu, które wzmacniają korzystne mutacje i redukują szkodliwe. Mutacje genetyczne zapewniające oporność na antybiotyki zapewniają silną przewagę reprodukcyjną dla bakterii, które: mieć je, na przykład, dlatego rozwój wysoce opornych superbakterii jest tak poważnym problemem dla zdrowia publicznego.
Więc jak to się odnosi do wirusów?
Wirusy wykorzystują również mutacje genetyczne do ewolucji i utrzymania zdolności do infekowania komórek gospodarza. Wirusy infekują swoich gospodarzy, identyfikując określone receptory na błonach komórek gospodarza — receptory, które umożliwiają im wejście do komórki. Specjalne białka identyfikujące gospodarza na wirusie przyczepiają się do receptorów gospodarza, jak zamek pasujący do klucza. Wirus może następnie przedostać się do komórki (infekując gospodarza) i „przejąć” system gospodarza, aby wygenerować więcej wirusów.
Wirusy podlegają standardowym „zasadom” ewolucji, a mutacje genetyczne mogą wpływać na ich zdolność do zarażania gospodarza. Na przykład mutacja genetyczna, która tworzy skuteczniejsze „klucze”, przynosi korzyści wirusowi. Z drugiej strony, mutacje genetyczne w „zamkach” gospodarzy mogą doprowadzić do zablokowania wirusa. Pomyśl o tym jak o grze w kotka i myszkę: wirus faworyzuje mutacje, które pozwalają mu wpływać na gospodarzy i rozmnażać się wydajniej, podczas gdy gospodarz faworyzuje mutacje, które chronią go przed wirusem zakażenie.
Chociaż te podstawowe zasady ewolucji nie są nowe, naukowcy dopiero teraz odkrywają w jaki sposób elastyczne wirusy mogą wyewoluować najlepszy „klucz” do infekowania nowych hostów.
Nowe badania, opublikowane w Nauka w 2018 roku odkryli, że wirusy mogą również dostosowywać sposób, w jaki ich geny są tłumaczone na białka. Zamiast przestrzegać ogólnego paradygmatu „jeden gen, jedno białko”, naukowcy odkryli, że wirusy mogą dostosowywać się do otoczenia, tworząc wiele różnych białek z tego samego genu. Innymi słowy, wirusy mogą wykorzystać jeden gen do stworzenia dwóch zupełnie różnych „kluczy”, zdolnych do dopasowania do dwóch „zamków” gospodarza.
Co oznaczają te wyniki?
Chociaż jest zbyt wcześnie, aby zrozumieć pełny wpływ tej nowo odkrytej formy ewolucji, może nam to pomóc zrozumieć infekcje rozprzestrzeniające się, które występują, gdy choroba, która zaczyna się u jednego gatunku, może zacząć pojawiać się w inne. Ponieważ SARS, Ebola i HIV zaczęły się jako przenoszenie zewnętrzne, łatwo zrozumieć, dlaczego zrozumienie infekcji zewnętrznych jest ważne dla zdrowia publicznego.
Oczywiście pokazuje to również, że ewolucja nie zachodzi tylko na poziomie genetycznym. A to nowo odkryte zjawisko ewolucyjne może dać nam wgląd w to, skąd wzięły się niektóre choroby zakaźne i dokąd zmierza ta dziedzina.
