Эволюция не только сформировала то, как наша планета сегодня выглядит, она продолжает изменять мир в небольших масштабах каждый день. И хотя вы (обычно) не можете увидеть, как организмы развиваются изо дня в день, любое мелкомасштабное эволюционное событие может повлиять на нас как на вид. Показательный пример: микробы, такие как бактерии и вирусы. Поскольку они развиваются очень быстро, микробы дают представление о том, как происходит эволюция в ускоренном режиме. график и приведите пример того, как эволюция может повлиять на здоровье человека, иногда с катастрофическими последствиями. эффекты.
В то время как ученые веками изучали эволюцию микробов, недавно исследователи открыли новый путь эволюции, который углубляет наше понимание того, как вирусы адаптируются к своему среда. Читайте дальше, чтобы узнать больше о том, как эволюция формирует наши отношения с микробами, и о новых открытиях, которые добавляют новый уровень сложности вирусной эволюции.
Напоминание: роль мутаций в эволюции
В то время как биоразнообразие на Земле сегодня говорит о глубоких последствиях эволюции, эволюция происходит в микромасштабе со случайными генетическими изменениями. Генетическая мутация, которая изменяет образующийся белок таким образом, чтобы способствовать репродуктивному успеху организма, например повышение энергоэффективности или повышение устойчивости к болезням, с большей вероятностью передается от поколения к поколение. С другой стороны, генетические мутации, которые негативно изменяют полученный белок и уменьшают репродуктивный успех индивида с меньшей вероятностью передается и может быть выведен из гена бассейн.
Самый простой способ увидеть эволюцию в действии сегодня - это устойчивость к противомикробным препаратам. Бактерии и вирусы относятся к числу наиболее быстро мутирующих видов, потому что они очень быстро размножаются (особенно по сравнению с людьми). Это означает, что они могут быстро приобретать мутации и быстро расти в течение нескольких поколений, что усиливает полезные мутации и уменьшает вредные. Генетические мутации, обеспечивающие устойчивость к антибиотикам, обеспечивают сильное репродуктивное преимущество бактерий, которые есть они, например, поэтому развитие высокорезистентных супербактерий является такой серьезной проблемой для общественного здравоохранения.
Итак, как это применимо к вирусам?
Вирусы также используют генетические мутации для развития и сохранения способности инфицировать клетки-хозяева. Вирусы заражают своих хозяев, идентифицируя специфические рецепторы на мембранах клетки-хозяина - рецепторы, которые позволяют им проникать в клетку. Специальные белки для идентификации хозяина на вирусе прикрепляются к рецепторам хозяина, как замок, вставляемый в ключ. Затем вирус может проникнуть в клетку (инфицировать хозяина) и «захватить» систему хозяина, чтобы произвести больше вирусов.
Вирусы следуют стандартным «правилам» эволюции, и генетические мутации могут повлиять на их способность инфицировать хозяина. Например, генетическая мутация, создающая более эффективные «ключи», приносит пользу вирусу. С другой стороны, генетические мутации «замков» хозяев могут в конечном итоге заблокировать вирус. Думайте об этом как об игре в кошки-мышки: вирус способствует мутациям, которые позволяют ему влиять на хозяев и воспроизводятся более эффективно, в то время как хозяин предпочитает мутации, защищающие его от вирусных инфекционное заболевание.
Хотя эти основные принципы эволюции не новы, ученые только сейчас открывают как гибкие вирусы могут стать лучшим «ключом» для заражения новых хостов.
Новое исследование, опубликованное в Наука в 2018 году обнаружили, что вирусы также могут адаптировать способ преобразования своих генов в белок. Вместо того, чтобы следовать общей парадигме «один ген, один белок», исследователи обнаружили, что вирусы могут адаптироваться к своему окружению, создавая несколько разных белков из одного и того же гена. Другими словами, вирусы могут использовать один ген для создания двух совершенно разных «ключей», способных вписаться в два «замка» хозяина.
Что означают эти результаты?
Хотя еще слишком рано осознавать полное влияние этой недавно открытой формы эволюции, она может помочь нам. понимать вторичные инфекции, которые возникают, когда болезнь, которая начинается у одного вида, может начать появляться у Другой. Поскольку атипичная пневмония, лихорадка Эбола и ВИЧ начинались как вторичная передача, легко понять, почему понимание вторичных инфекций важно для общественного здравоохранения.
Конечно, это также показывает, что эволюция происходит не только на генетическом уровне. И этот недавно открытый эволюционный феномен может дать нам представление о том, откуда взялись некоторые инфекционные заболевания и в каком направлении развивается эта область.