ไวรัสเปลี่ยนวิธีการมองวิวัฒนาการอย่างไร

เนื้อหา

• Refresher: บทบาทของการกลายพันธุ์ในวิวัฒนาการ
• ดังนั้นวิธีนี้ใช้กับไวรัสได้อย่างไร
• ผลลัพธ์เหล่านี้หมายความว่าอย่างไร

วิวัฒนาการไม่เพียง แต่ทำให้รูปร่างของเราดูโลกในทุกวันนี้ แต่มันยังคงเปลี่ยนแปลงโลกในทุก ๆ วัน และในขณะที่คุณลาดเท (ปกติ) ดูว่าสิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการในแต่ละวันเหตุการณ์วิวัฒนาการขนาดเล็กใด ๆ มีศักยภาพที่จะส่งผลกระทบต่อเราในฐานะสายพันธุ์ ตรงประเด็น: จุลินทรีย์เช่นแบคทีเรียและไวรัส เนื่องจากพวกมันวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วจุลินทรีย์จึงมองเห็นว่าวิวัฒนาการเกิดขึ้นได้อย่างไรในช่วงเวลาเร่งด่วนและเป็นตัวอย่างของการวิวัฒนาการที่ส่งผลต่อสุขภาพของมนุษย์บางครั้งก็มีผลร้าย

ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาวิวัฒนาการของจุลินทรีย์มานานหลายศตวรรษนักวิจัยได้ค้นพบเส้นทางวิวัฒนาการใหม่ที่ทำให้เราเข้าใจว่าไวรัสปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้อย่างไร อ่านเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมว่าวิวัฒนาการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างเรากับจุลินทรีย์ได้อย่างไรและการค้นพบใหม่ที่เพิ่มชั้นของความซับซ้อนใหม่ให้กับวิวัฒนาการของไวรัส

Refresher: บทบาทของการกลายพันธุ์ในวิวัฒนาการ

ในขณะที่ความหลากหลายทางชีวภาพบนโลกในวันนี้พูดถึงผลกระทบที่ลึกซึ้งของวิวัฒนาการวิวัฒนาการเกิดขึ้นในระดับขนาดเล็กที่มีการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมแบบสุ่ม การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่เปลี่ยนแปลงโปรตีนที่เกิดขึ้นในทางที่เป็นประโยชน์ต่อความสำเร็จของการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตเช่นการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานหรือการเพิ่มความต้านทานต่อโรคมีแนวโน้มที่จะได้รับการส่งต่อจากรุ่นสู่รุ่น ในทางกลับกันการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่เปลี่ยนโปรตีนที่เกิดขึ้นในทางลบและลดความสำเร็จในการสืบพันธุ์ของแต่ละคนมีโอกาสน้อยที่จะถูกส่งผ่านและอาจจะค่อย ๆ ออกจากสระว่ายน้ำของยีน

วิธีที่ง่ายที่สุดในการมองเห็นวิวัฒนาการของการกระทำในปัจจุบันคือการดื้อยาต้านจุลชีพ แบคทีเรียและไวรัสเป็นหนึ่งในสายพันธุ์ที่กลายพันธุ์เร็วที่สุดเนื่องจากพวกมันทำซ้ำอย่างรวดเร็วมาก (โดยเฉพาะเมื่อเปรียบเทียบกับมนุษย์) ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถรับการกลายพันธุ์ได้อย่างรวดเร็วและรวดเร็วผ่านการเติบโตหลายชั่วอายุที่ขยายการกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์และลดการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตราย การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่ให้การดื้อต่อยาปฏิชีวนะให้ประโยชน์ในการสืบพันธุ์ที่ดีสำหรับแบคทีเรียที่มีพวกมันซึ่งเป็นสาเหตุที่การพัฒนายายอดเยี่ยมที่มีความต้านทานสูงนั้นเป็นปัญหาด้านสาธารณสุข

ดังนั้นวิธีนี้ใช้กับไวรัสได้อย่างไร

ไวรัสยังใช้การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในการพัฒนาและรักษาความสามารถในการติดเชื้อเซลล์โฮสต์ ไวรัสแพร่เชื้อไปยังโฮสต์ของตนโดยการระบุตัวรับเฉพาะบนเยื่อหุ้มเซลล์โฮสต์ - ตัวรับที่อนุญาตให้เข้าสู่เซลล์ โปรตีนการระบุโฮสต์พิเศษบนไวรัสนั้นเชื่อมต่อกับตัวรับโฮสต์เช่นการใส่กุญแจเข้ากับกุญแจ จากนั้นไวรัสสามารถเข้าสู่เซลล์ (ติดเชื้อโฮสต์) และ "จี้" ระบบโฮสต์เพื่อสร้างไวรัสเพิ่มเติม

ไวรัสปฏิบัติตาม "กฎ" มาตรฐานสำหรับการวิวัฒนาการและการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมสามารถส่งผลกระทบต่อความสามารถในการติดเชื้อโฮสต์ การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่สร้าง "คีย์" ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเป็นประโยชน์ต่อไวรัสเช่น ในทางกลับกันการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมไปยังโฮสต์ "ล็อค" อาจจบลงด้วยการล็อคไวรัสออก ลองคิดดูว่ามันเหมือนเกมแมวกับหนู: ไวรัสชอบการกลายพันธุ์ที่ทำให้มันส่งผลกระทบต่อโฮสต์และทำให้เกิดผลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในขณะที่โฮสต์นั้นชอบการกลายพันธุ์ที่ปกป้องมันจากการติดเชื้อไวรัส

ในขณะที่หลักคำสอนพื้นฐานของวิวัฒนาการไม่ได้เป็นเรื่องใหม่นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นพบตอนนี้ อย่างไร ไวรัสที่มีความยืดหยุ่นสามารถพัฒนา "คีย์" ที่ดีที่สุดเพื่อแพร่เชื้อไปยังโฮสต์ใหม่

งานวิจัยใหม่เผยแพร่ใน วิทยาศาสตร์ ในปี 2018 พบว่าไวรัสยังสามารถปรับวิธีการแปลยีนของพวกเขาเป็นโปรตีน แทนที่จะติดตามกระบวนทัศน์ทั่วไป "หนึ่งยีนหนึ่งโปรตีน" นักวิจัยพบว่าไวรัสสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมของพวกเขาโดยการสร้างโปรตีนที่แตกต่างจากโปรตีนเดียวกัน กล่าวอีกนัยหนึ่งไวรัสสามารถใช้ยีนหนึ่งตัวในการสร้าง "คีย์" ที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงสองตัวซึ่งสามารถปรับให้เหมาะกับโฮสต์สองตัว "ล็อค"

ผลลัพธ์เหล่านี้หมายความว่าอย่างไร

ในขณะที่มันเร็วเกินไปที่จะเข้าใจผลกระทบเต็มรูปแบบของรูปแบบการค้นพบใหม่นี้มันสามารถช่วยให้เราเข้าใจการติดเชื้อที่เกิดขึ้นซึ่งเกิดขึ้นเมื่อโรคที่เริ่มต้นในสายพันธุ์หนึ่งอาจเริ่มปรากฏขึ้นในอีกชนิด นับตั้งแต่โรคซาร์ส, อีโบลาและเอชไอวีเริ่มต้นจากการแพร่กระจายอย่างรวดเร็วมันง่ายที่จะเห็นว่าทำไมการทำความเข้าใจกับการติดเชื้อที่มีความสำคัญต่อสุขภาพของประชาชน

แน่นอนว่ามันแสดงให้เห็นว่าวิวัฒนาการไม่ได้เกิดขึ้นในระดับพันธุกรรมเท่านั้น และปรากฏการณ์วิวัฒนาการที่เพิ่งค้นพบใหม่นี้อาจทำให้เราเข้าใจว่าโรคติดเชื้อบางตัวมาจากไหนและไปจากที่ใด