Новата варијанта на коронавирусот која се прошири низ Обединетото Кралство е детектирана во САД, Канада и на други места. Научниците се загрижени од можноста да овие сорти се шират полесно.
Како еволуционен биолог изучувам како комбинацијата од мутации и селекцијата ги обликува промените во популациите на долг рок. Никогаш до сега не сме имале толку многу тековни податоци за еволуцијата како за SARS-CoV-2. Минатата година беа секвенционирани над 380.000 геноми.
Дистрибуција на геномот на вирусот. Заслуги: https://nextstrain.org/
SARS-CoV-2 мутира како што се шири генерирајќи мали разлики во својот геном. Овие мутации им овозможуваат на научниците да ги воспостават врските на сродство во семејното дрво на вирусот.
Еволиционите биолози како мене предупредуваат за можната преувеличена интерпретација на заканата од мутациите. Повеќето мутации нема да му помогнат на вирусот, исто како што случајните удари врз машина која функционира нема да направат да работи подобро.
Но, од време на време некоја мутација или група на мутации може да му даде предност на вирусот. Податоците се убедливи во тоа дека мутациите кои ги носи варијантата која за прв пат се појави во Обединетото Кралство наречена B.1.1.7 го прават вирусот поиздржлив.
Зголемена издржливост или случајност?
Кога нова веријанта ќе стане доминантна, научниците ја одредуваат причината зад нејзиното ширење. Еден вирус со одредена мутација може да се стекне со поголема фрекфрентност случајно доколку е –
- Носен од суперширач на вирусот
- Поместен на нова неинфицирана локација
- Донесен кај нов сегмент во популацијата
Последните два примера се нарекуваат „основачки настани“ каде брзиот раст во фрекфенцијата е резултат на изложеноста на нова група на вирусот започнувајќи локална епидемија. Порастот во фрекфренцијата на неколку варијанти на вирусот може да се објасни со вакви настани.
B.1.1.7 е исклучок. Тој покажува многу силни сигнали на селекција. Во изминатите два месеца B.1.1.7 растеше во фрекфренција побрзо во однос на другите варијанти секоја недела низ сите региони во Англија. Овие податоци од 21.12.2020 го убедија премиерот на Обединетото Кралство, Борис Џонсон, да ја стави земјата во карантин што доведе и до многу забрани за патување од неа.
Порастот на B.1.1.7 не може да се објасни со основачки настан во некој нов регион поради тоа што вирусот веќе беше присутен насекаде низ Обедиентото Кралство. Додека неговото ширење во некој нов сегмент од популацијата исто така не е веројатно поради рестрикциите за големи собирања во тој период.
Нашата можност да ја следиме еволуцијата на SARS-CoV-2 е заради големите напори од страна на научниците во редовното тековно споделување и анализирање на податоците. Но, голем дел од деталното знаење кое го имаме за B.1.1.7 е поради чиста среќа, бидејќи една од мутациите довела до промена во секција на геномот кој се користи за теситрање за COVID-19 во Обедиентото Кралство. Ова овозможило сликата за еволуционото ширење да се исцрта од над 270.000 случаи.
Епидемиолозите заклучија дека B.1.1.7 е попренослив но се уште нема знаци дали е посмртоносен. Некои истражувачи претпоставуваат дека B.1.1.7 го зголемува бројот на нови случаи предизвикани од инфицирана индивидуа (наречен број на репродукција или Rt) за помеѓу 40% до 80%, додека друга студија заклучи дека Rt се има зголемено за 50%-74%.
Зголемување од 40%-80% не значи само дека B.1.1.7 е поиздржлив туку дека е многу поиздржлив од еволутивен аспект во однос на другите варијанти. Дури и кога селекцијата е толку силна еволицијата не се случува веднаш. Спроед нашите математички модели како и некои други од Канада и САД потребни се неколку месеци за B.1.1.7 да го достигне високото ниво на распространетост поради тоа што иницијално само мал дел од случаите се позитивни на новата сорта.
За многу држави како САД и Канада каде бројот на случаи на COVID-19 расте, пораст во трансмисијата за 40%-80% би можел да доведе до експоненцијален раст и преоптоварување на болниците.
Едно од изненадувањата за научниците е тоа што B.1.1.7 има голем број на нови мутации. Низ минатата година оваа сорта има акумулирано 30-35 промени. B.1.1.7 не мутира со поголем степен од останатите сорти но ова сугерира дека минала низ период на брзи промени во недамнешното минато.
Вирусот можеби бил носен од имунокомпромитирана индивидуа. Лугето со слаб имунитет се борат со вирусот константно за време на една пролонгирана инфекција каде повторените рунди на вирална репликација заедно со делумниот имун одговор доведуваат до состојба на константна еволуција на вирусот.
Прелиминарните истражувања кои се уште не се проверени опишуваат и уште две други варијанти кои се загрижувачки – B.1.351 оригинално од Јужна Африка и P1 од Бразил. И двете варијанти покажуваат историја на зголемен број на мутации заедно со зголемување во фрекфенцијата кај локалната популација. Научниците моментално собираат податоци кои се потребни да се потврди дека селекцијата, а не случајност, стои зад зголемената трансмисија.
Селекцијата игра две улоги во еволуцијата на овие варијанти. Прво треба да ја земеме впредвид улогата на мутациите на вирусот кај индивидуите кај кој се јавиле. Мутациите на B.1.1.7 и P1 не се случајно распоредени низ геномот туку групирани во генот кој го носи кодот за шилестиот протеин.
Една промена во овој протеин наречена N501Y се јавила независно кај сите три различни сорти како и кај имунокомпромитираните пациенти кој биле испитувани во САД и Обединетото Кралство, додека промените E484K и del69-70 се среќаваат кај две од овие три варијанти.
Покрај промените на шилестиот протеин, кај трите загрижувачки варијанти се среќава и додатна мутација со која се брише мал дел од „не-структурниот протеин 6“ (NSP6). Се уште не знаеме какви се последиците од оваа бришење. Кај сроден вирус од истата група како и SARS-CoV-2 откриено е дека овој протеин помага во инфективноста и умножувањето на вирусот. Со оглед на ова оваа бришење може да влијае врз способноста за инвазија и репликација на вирусот.
Паралелната еволуција на истите мутации во различни држави и различни имунокомпромитирани пациенти сугерира дека тие носат селективна предност во однос на евазијата на имуниот систем на индивидуите во кои се појавиле. Ова е и експериментално потврдено за N501Y кај глувци.
Но, на што се должи зголемената трансмисија помеѓу индивидуите? Ова е тешко прашање поради тоа што станува збор за повеќе мутации кои се јавија во краток период и сега се среќаваат заедно кај овие варијанти. Предноста која ја имаат во однос на останатите варијанти кога станува збор за трансмисијата може да се должи на било која од нив или пак на комбинација од повеќе мутации заедно.
Имајќи го тоа во редвид, некои од овие мутации се имаат појавено сами и предходно без да дојде до брзо ширње на вирусот. Според една студија N501Y мутацијата доведува до мала предност во трансмисијата на вирусот самата по себе, што се зголемува во комбинација со останатите мтуации кај B.1.1.7.
Иако еволутивната приказна на вирусот се уште се испишува една важна порака излегува на виделина во моментов. Зголемувањето од 40%-80% во трансмисијата кај B.1.1.7 и потенцијално кај другите варијанти ќе оптовари многу држави во наредните месеци.
Се наоѓаме во трка со виралната еволуција. Вакцините мора да станат достапни што побрзо, протокот на новите варијанти мора да се запре со рестрикции на патувањата и интеракциите додека со зголемувањето на тестирањата и следењето на контактите ќе се овозможи запирање на ширењето уште на почетокот.
Сара Ото, Универзитетски професор по еволуциона биологија на Килам Универзитетот во Биртанска Колумбија
Превод: Максим Осман-Николов
Извор: www.sciencealert.com
