作为 Covid 死亡 速度 全球范围已降至 2020 年大流行最初几周以来的最低水平,因此很容易得出结论,冠状病毒正在变得不可逆转地温和。 这一概念符合一种普遍的信念,即所有病毒一开始都是讨厌的,随着时间的推移不可避免地会变得更温和。
牛津大学进化生物学家 Aris Katzourakis 说:“有一种主流说法是,自然力量将为我们解决这场流行病。”
但是没有这样的自然规律。 病毒的进化常常经历意想不到的曲折。 对于许多病毒学家来说,这种不可预测性的最好例子是过去 72 年来一直在澳大利亚肆虐兔子的病原体:粘液瘤病毒。
宾夕法尼亚州立大学进化生物学家安德鲁·里德说,粘液瘤已经杀死了数亿只兔子,使其成为科学界已知的最致命的脊椎动物病毒。 “这绝对是所有脊椎动物疾病中最大的一次屠杀,”他说。
在 1950 年引入后,粘液瘤病毒对兔子的致命性降低,但 Read 博士和他的同事发现它在 1990 年代逆转了进程。 而研究人员的最新 学习,本月发布,发现该病毒似乎正在进化,以更快地在兔子之间传播。
“它仍然有新花样,”他说。
科学家们故意将粘液瘤病毒引入澳大利亚,希望能消灭该国入侵的兔子种群。 1859 年,一位名叫托马斯·奥斯汀的农民从英国进口了两打兔子,这样他就可以在维多利亚的农场里猎杀它们。 在没有天敌或病原体阻止它们的情况下,它们繁殖了数百万,吃掉了足够的植被来威胁整个大陆的本土野生动物和绵羊牧场。
在 1900 年代初期,巴西的研究人员为澳大利亚提供了一个解决方案。 他们在一种原产于南美洲的棉尾兔中发现了粘液瘤病毒。 该病毒由蚊子和跳蚤传播,对动物造成的伤害很小。 但是当科学家们在他们的实验室感染欧洲兔子时,粘液瘤病毒被证明具有惊人的致命性。
兔子长出了充满病毒的皮肤结节。 然后感染扩散到其他器官,通常会在几天内杀死动物。 这种可怕的疾病后来被称为粘液瘤病。
巴西科学家将粘液瘤病毒的样本运送到澳大利亚,科学家们花了数年时间在实验室对其进行测试,以确保它只对兔子构成威胁,而不对其他物种构成威胁。 一些科学家甚至将粘液瘤病毒注射到自己体内。
在病毒被证明是安全的之后,研究人员将它喷洒到几个沃伦中,看看会发生什么。 兔子很快就死了,但在蚊子叮咬它们并将病毒传播给其他人之前。 很快,数百里外的兔子也死了。
在粘液瘤出现后不久,澳大利亚病毒学家 Dr. 弗兰克·芬纳 开始对其大屠杀进行仔细、长期的研究。 他估计,仅在前六个月,该病毒就杀死了 1 亿只兔子。 Fenner 博士在实验室实验中确定,粘液瘤病毒杀死了 99.8% 的被它感染的兔子,通常在不到两周的时间内。
然而粘液瘤病毒并没有根除澳大利亚兔子。 整个 1950 年代,芬纳博士发现了原因:粘液瘤病毒的致命性降低了。 在他的实验中,最常见的病毒株杀死了 60% 的兔子。 菌株确实杀死的兔子需要更长的时间才能屈服。
这种演变符合当时流行的想法。 许多生物学家认为,病毒和其他寄生虫不可避免地会进化得更温和——后来发生了什么 已知 作为毒力下降的规律。
动物学家戈登·鲍尔在 1943 年写道:“通过进化过程,长期存在的寄生虫对宿主的有害影响远小于最近获得的寄生虫。”
根据该理论,新获得的寄生虫是致命的,因为它们尚未适应宿主。 这种想法认为,让宿主活得更久,让寄生虫有更多时间繁殖并传播给新宿主。
毒力下降的规律似乎解释了为什么粘液瘤病毒在澳大利亚变得不那么致命——以及为什么它们在巴西是无害的。 这些病毒在南美棉尾兔中的进化时间要长得多,以至于它们根本不会引起疾病。
但近几十年来,进化生物学家开始质疑该定律的逻辑。 对于某些病原体来说,变温和可能是最好的策略,但它并不是唯一的策略。 “有些力量可以将毒力推向另一个方向,”Katzourakis 博士说。
2008 年,Read 博士在宾夕法尼亚州立大学开设实验室时决定重新审视粘液瘤病毒传奇。“我知道这是一个教科书案例,”他说。 “我开始想,‘好吧,接下来会发生什么?’”
在 1960 年代芬纳博士停止研究之后,没有人系统地研究过粘液瘤病毒。 (他有充分的理由放弃它,因为他已经开始帮助 根除 天花。)
Read 博士安排将 Fenner 博士的样本运送到宾夕法尼亚州,他和他的同事还追踪了更多最近的粘液瘤样本。 研究人员对病毒的 DNA 进行了测序——这是 Fenner 博士无法做到的——并对实验室兔子进行了感染研究。
当他们测试在 1950 年代占主导地位的病毒谱系时,他们发现它们的致命性低于最初的病毒,这证实了 Fenner 博士的发现。 到 1990 年代,死亡率保持在相对较低的水平。
但后来,事情发生了变化。
较新的病毒谱系杀死了更多的实验室兔子。 他们经常以一种新的方式这样做:关闭动物的免疫系统。 兔子的肠道细菌,通常是无害的,繁殖并导致致命的感染。
“当我们第一次看到它时,真的很可怕,”里德博士说。
奇怪的是,澳大利亚的野兔并没有像里德博士的实验动物那样遭受可怕的命运。 他和他的同事怀疑,病毒的新适应是对兔子更强防御能力的反应。 学习 研究表明,澳大利亚兔子在参与第一道疾病防御(称为先天免疫)的基因中获得了新的突变。
随着兔子发展出更强的先天免疫力,Read 博士和他的同事们怀疑,自然选择反过来又偏爱可以克服这种防御的病毒。 这种进化的军备竞赛抹去了野兔曾经短暂享有的优势。 但事实证明,这些病毒对没有进化出这种抗药性的兔子甚至更糟,比如里德博士实验室的兔子。
军备竞赛仍在展开。 大约十年前,澳大利亚东南部出现了一种新的粘液瘤病毒谱系。 这个被称为 C 系的分支发展速度比其他谱系快得多。
根据 Read 博士及其同事的最新研究,感染实验表明,新的突变使 Lineage C 能够更好地从宿主传播到宿主,该研究尚未在科学期刊上发表。 许多受感染的兔子表现出一种奇怪的粘液瘤病,它们的眼睛和耳朵会出现大量肿胀。 正是这些地方,蚊子喜欢喝血——而且病毒可能更有可能接触到新的宿主。
病毒学家看到了粘液瘤病毒可以提供的一些重要教训,因为世界正在努力应对 Covid 大流行。 这两种疾病不仅受病毒基因组成的影响,还受其宿主防御的影响。
随着大流行持续第三年,由于疫苗和感染产生的免疫力,人们比以往任何时候都更加受到保护。
但是,像粘液瘤一样,冠状病毒并没有走上不可避免的温和之路。
去年秋天在美国激增的 Delta 变种比该病毒的原始版本更致命。 Delta 被 Omicron 取代,这对普通人造成的疾病不太严重。 但是东京大学的病毒学家已经进行了 实验 表明 Omicron 变体正在演变成更危险的形式。
“我们不知道进化的下一步会是什么,”Katzourakis 博士警告说。 “毒力进化轨迹的那一章还没有写完。”