Zawartość
Ewolucja nie tylko ukształtowała dzisiejszy wygląd naszej planety, ale każdego dnia zmienia świat na małą skalę. I chociaż nie możesz (zwykle) zobaczyć, jak organizmy ewoluują z dnia na dzień, każde małe wydarzenie ewolucyjne może wpłynąć na nas jako gatunek. Przykład: mikroby, takie jak bakterie i wirusy. Ponieważ ewoluują tak szybko, drobnoustroje dają wgląd w to, jak ewolucja zachodzi w przyspieszonym czasie i stanowią przykład, w jaki sposób ewolucja może wpływać na ludzkie zdrowie, czasami z katastrofalnymi skutkami.
Podczas gdy naukowcy badali ewolucję drobnoustrojów od stuleci, naukowcy odkryli niedawno nową ścieżkę ewolucji, która pogłębia nasze rozumienie, w jaki sposób wirusy przystosowują się do swojego środowiska. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak ewolucja kształtuje nasz związek z drobnoustrojami oraz nowe odkrycia, które dodają nową warstwę złożoności do ewolucji wirusowej.
Odświeżanie: rola mutacji w ewolucji
Podczas gdy różnorodność biologiczna na ziemi mówi dziś o głębokich skutkach ewolucji, ewolucja zachodzi w mikroskali z przypadkowymi zmianami genetycznymi. Mutacja genetyczna, która zmienia powstałe białko w sposób korzystny dla sukcesu reprodukcyjnego organizmów, taki jak zwiększenie wydajności energetycznej lub zwiększenie odporności na choroby, z większym prawdopodobieństwem zostanie przeniesiona z pokolenia na pokolenie. Z drugiej strony mutacje genetyczne, które zmieniają powstałe białko w negatywny sposób i zmniejszają sukces reprodukcyjny poszczególnych osób, są mniej prawdopodobne, że zostaną przekazane i mogą zostać wycofane z puli genów.
Najłatwiejszym sposobem na zaobserwowanie ewolucji w dzisiejszych czasach jest oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe. Bakterie i wirusy należą do najszybciej mutujących gatunków, ponieważ rozmnażają się niezwykle szybko (szczególnie w porównaniu z ludźmi). Oznacza to, że oboje mogą szybko nabywać mutacje i szybko przechodzić pokolenia, które wzmacniają korzystne mutacje i redukują szkodliwe. Mutacje genetyczne, które zapewniają oporność na antybiotyki, zapewniają na przykład silną przewagę reprodukcyjną bakteriom, które je posiadają, dlatego rozwój wysoce opornych superbug jest tak istotnym problemem dla zdrowia publicznego.
Jak to się ma do wirusów?
Wirusy wykorzystują również mutacje genetyczne do ewolucji i utrzymania zdolności do infekowania komórek gospodarza. Wirusy infekują swoich gospodarzy poprzez identyfikację określonych receptorów na błonach komórek gospodarza - receptorów, które umożliwiają im wejście do komórki. Specjalne białka identyfikujące gospodarza w wirusie przyczepiają się do receptorów gospodarza, jak zamek dopasowany do klucza. Wirus może następnie wejść do komórki (infekując hosta) i „przejąć” system hostów, aby wygenerować więcej wirusów.
Wirusy przestrzegają standardowych „zasad” ewolucji, a mutacje genetyczne mogą wpływać na ich zdolność do infekowania gospodarza. Na przykład mutacja genetyczna, która tworzy bardziej skuteczne „klucze”, jest korzystna dla wirusa. Z drugiej strony mutacje genetyczne gospodarza „blokują”, co może doprowadzić do zablokowania wirusa. Pomyśl o tym jak o grze w kotka i myszkę: wirus sprzyja mutacjom, które pozwalają mu wpływać na gospodarzy i rozmnażać się bardziej wydajnie, podczas gdy gospodarz faworyzuje mutacje, które chronią go przed infekcją wirusową.
Chociaż te podstawowe zasady ewolucji nie są nowe, naukowcy dopiero odkrywają w jaki sposób elastyczne wirusy mogą ewoluować jako najlepszy „klucz” do infekowania nowych hostów.
Nowe badania, opublikowane w Nauka w 2018 r. odkrył, że wirusy mogą również dostosować sposób, w jaki ich geny są przekształcane w białko. Zamiast podążać za ogólnym paradygmatem „jeden gen, jedno białko”, naukowcy odkryli, że wirusy mogą dostosować się do otoczenia, tworząc wiele różnych białek z tego samego genu. Innymi słowy, wirusy mogłyby 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 pomóc nam zrozumieć infekcje zewnętrzne, które występują, gdy choroba, która zaczyna się u jednego gatunku, może zacząć pojawiać się u innego. Odkąd SARS, Ebola i HIV zaczęły się jako przenoszenie skutków ubocznych, łatwo zrozumieć, dlaczego zrozumienie zakażeń związanych z rozprzestrzenianiem się jest ważne dla zdrowia publicznego.
Oczywiście pokazuje również, że ewolucja nie dzieje się po prostu na poziomie genetycznym. A to nowo odkryte zjawisko ewolucyjne może dać nam wgląd w to, skąd wzięły się niektóre choroby zakaźne i dokąd zmierza pole.