Еволюція не тільки сформувала те, як сьогодні виглядає наша планета, вона продовжує щодня змінювати світ у малих масштабах. І хоча ви не можете (як правило) побачити, як організми еволюціонують щодня, будь-яка незначна еволюційна подія може вплинути на нас як на вид. Приклад: мікроби, такі як бактерії та віруси. Оскільки вони еволюціонують так швидко, мікроби дають уявлення про те, як відбувається еволюція прискорено і дати приклад того, як еволюція може вплинути на здоров’я людини, іноді згубно ефекти.
Поки вчені століттями вивчали еволюцію мікробів, дослідники нещодавно відкрив новий шлях еволюції, який поглиблює наше розуміння того, як віруси пристосовуються до своїх середовище. Читайте далі, щоб дізнатись більше про те, як еволюція формує наші стосунки з мікробами, та нові відкриття, які додають новий рівень складності еволюції вірусів.
Освіжувач: роль мутацій в еволюції
Хоча біорізноманіття на землі сьогодні говорить про глибокі наслідки еволюції, еволюція відбувається в мікромасштабі із випадковими генетичними змінами. Генетична мутація, яка змінює отриманий білок таким чином, що приносить користь репродуктивному успіху організму, наприклад підвищення енергоефективності або підвищення стійкості до хвороб, швидше за все, передаватиметься з покоління в покоління. З іншого боку, генетичні мутації, які негативно змінюють отриманий білок і зменшують репродуктивний успіх людини рідше передається і може бути поступово виведений з гена басейн.
Сьогодні найпростіший спосіб побачити еволюцію - це антимікробна стійкість. Бактерії та віруси належать до видів, що найшвидше мутують, оскільки вони дуже швидко розмножуються (особливо в порівнянні з людьми). Це означає, що вони можуть швидко набути мутації та швидко зазнати поколінь зростання, які посилюють корисні мутації та зменшують шкідливі. Генетичні мутації, що забезпечують стійкість до антибіотиків, забезпечують сильну репродуктивну перевагу для бактерій, які вони є, наприклад, саме тому розвиток надмірно стійких супербактерій є такою проблемою для громадського здоров'я.
Тож як це стосується вірусів?
Віруси також використовують генетичні мутації для еволюції та підтримки здатності заражати клітини господаря. Віруси заражають своїх господарів шляхом виявлення специфічних рецепторів на мембранах клітин господаря - рецепторів, що дозволяють їм проникнути в клітину. Спеціальні ідентифікаційні білки господаря на вірусі прикріплюються до рецепторів хазяїна, як замок, що входить у ключ. Потім вірус може потрапити в клітину (заражаючи господаря) і "викрасти" систему господаря, щоб генерувати більше вірусів.
Віруси дотримуються стандартних "правил" еволюції, і генетичні мутації можуть вплинути на їх здатність заражати господаря. Наприклад, генетична мутація, яка створює більш ефективні "ключі", приносить користь вірусу. З іншого боку, генетичні мутації "замків" господаря можуть закінчити блокуванням вірусу. Подумайте про це, як про гру котів та мишок: вірус надає перевагу мутаціям, які дозволяють впливати на господарів та розмножуються ефективніше, тоді як господар сприяє мутаціям, які захищають його від вірусу інфекція.
Хоча ці основні положення еволюції не є новими, вчені лише зараз відкривають для себе як гнучкі віруси можуть створювати найкращий «ключ» для зараження нових господарів.
Нове дослідження, опубліковане в Наука у 2018 році виявив, що віруси також можуть адаптувати спосіб перетворення своїх генів у білок. Замість того, щоб слідувати загальній парадигмі "один ген, один білок", дослідники виявили, що віруси можуть адаптуватися до свого оточення, створюючи безліч різних білків з одного і того ж гена. Іншими словами, віруси могли використовувати один ген для створення двох абсолютно різних "ключів", здатних поміститися в два "замки" господаря.
Що означають ці результати?
Хоча ще зарано розуміти повний вплив цієї нещодавно відкритої форми еволюції, це може допомогти нам розуміти переливні інфекції, які виникають тоді, коли хвороба, яка починається у одного виду, може почати з’являтися в інший. Оскільки ГРВІ, Ебола та ВІЛ-інфекція почалися як передача наслідків, неважко зрозуміти, чому розуміння наслідків поширення інфекцій важливо для громадського здоров’я.
Звичайно, це також показує, що еволюція відбувається не лише на генетичному рівні. І це нещодавно відкрите еволюційне явище може дати нам уявлення про те, звідки взялися деякі інфекційні хвороби і куди йде ця сфера.