Hvernig mun veiran sem veldur COVID-19 þróast?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvernig mun veiran sem veldur COVID-19 þróast?
Veirur eru breytilegar. Munur er á gerðum, að hluta til vegna erfða, og þær fjölga sér misjafnlega hratt. Af því leiðir að veirur munu þróast vegna náttúrulegs vals. Ef samkeppni er milli veiruagna, sem hlýtur óhjákvæmilega að vera því fjölgunargetan er gríðarlega mikil, þá munu þær aðlagast og öðlast eiginleika sem gera þær betri í að fjölga sér og starfa.

Með öðrum orðum, veirur lúta lögmálum þróunar eins og aðrar lífverur. Best er að líta á þróun veira frá þeirra sjónarhorni og spyrja: Hvað er gott fyrir tiltekna gerð af veiru? Höfum í huga að aðeins lítill minnihluti stökkbreytinga getur breytt veirunni og gert hana betri í „lífsbaráttunni“.^[1]

Margvíslegar breytingar geta gert veirur betri

Hæfni lífvera er samsett úr mörgum þáttum. Það á einnig við um einföld form eins og veirur. Erfðabreytileiki getur haft áhrif á marga eiginleika veira. Til að mynda, kemst veira betur inn í frumur, kemst hún inn í fleiri gerðir fruma, fjölgar hún sér hraðar, nær hún hærri þéttni í líkömum hýsla, smitast hún greiðlegar milli fólks, lifir hún lengur utan líkamans (á yfirborði eða í úða) eða nær hún að sleppa undan hinum fjölbreyttu vörnum ónæmiskerfisins?

Almennt munu stofnar þróast í átt að meiri hæfni. Öruggt er að veiran sem veldur COVID-19 er ekki fullkomlega aðlöguð manninum sem hýsli. Það þýðir að veirustofninn var í upphafi faraldurs í svonefndum hæfni-dal, í því sem kallað hefur verið landslag aðlögunar (1. mynd). Einfaldast er skoða þetta með tilliti til eins eiginleika, til dæmis smithæfni. Stofninn er þá með tiltölulega lága smithæfni í upphafi, en mun að endingu þróast að bestu smithæfni. Þá er hann kominn upp á topp á landslagi aðlögunar.

Myndin hér að ofan er einföldun því landslag aðlögunar er í mjög mörgum víddum. Næst ræðum við hæfnilandslag veirunnar sem tvívítt landakort - fyrir tvo eiginleika, smithæfni og alvarleika sýkingar. Fyrst skilgreinum við núllpunkt, sem er smithæfni og alvarleiki SARS-CoV-2 þegar hún barst inn í menn í lok árs 2019. Í upphafi faraldursins voru veirurnar allar næstum eins, og lítill munur á smithæfni eða alvarleika sjúkdóms (2. mynd A hér fyrir neðan).^[2]

Smithæfni getur aukist eða minnkað, og alvarleiki sýkingar getur einnig aukist eða minnkað. Þróun þarfnast breytileika og stökkbreytingar munu hlaðast upp svo lengi sem veiran nær að fjölga sér og berast manna á milli. Líklegast er að stökkbreytingar skerði hæfni, sjá gult ský á 2. mynd B. Einhverjar munu samt auka til dæmis smithæfni (grænt ský á sömu mynd).

Margar þróunarbrautir um landslag aðlögunar

Breytileiki er ekki nægur, samkeppni milli einstaklinga (veiruagna) mun leiða til aðlögunar stofnsins. Samkvæmt þessu einfalda líkani eru átta þróunarbrautir opnar fyrir veiruna (mynd 2 C). Fjórar þeirra eru taldar upp hér:

1. Aukin smithæfni, en engin breyting á alvarleika einkenna (blá ör) – líklegt.
2. Aukin smithæfni, aukin alvarleiki einkenna (rauð ör) – ólíklegt.
3. Aukin smithæfni, vægari einkenni (gul ör) – líklegt.
4. Minni smithæfni og óbreyttur alvarleiki einkenna (græn ör)– mjög ólíklegt.

Athugið að á myndinni eru þróunarbrautirnar teiknaðar sem beina línur, en það er einföldum. Það fer eftir hæfnilandslaginu hversu beinar eða kræklóttar þróunarbrautirnar eru.

Ástæðan fyrir því að breytingar í átt að verri einkennum eru ólíklegar, er sú að sjaldgæft er að það sé veirum í hag að drepa hýslana (okkur) hraðar og betur. Ef hýsill veikist hratt og deyr minnkar það möguleika veirunnar á að berast áfram. Slíkt er ekki ákjósanlegt og því þróast fáar veirur í þá átt. Sennilegast er að þær þróist í þá átt að smitast betur, og að alvarleiki einkenna dvíni þegar frá dregur. Ef veira breiðist út, mun erfðabreytileiki vaxa í stofninum (táknað með misstórum hringjum á 2. mynd D).

Að síðustu, hér voru bara ræddar tvær víddir fyrir hæfni veirunnar. Aðrar þróunarbrautir sem veirum standa til boða eru viðbrögð þeirra við vörnum ónæmiskerfisins. Margar veirur hafa þróað andsvar við ólíkum þáttum ónæmiskerfisins, og sumar spila jafnvel á þær sér í hag.

Erfitt er að spá fyrir um þróun stofna í framtíðinni, því samspil erfðabreytileika, innri og ytri aðstæðna er gríðarlega flókið. Hinar fjórar kórónuveirurnar sem sýkja fólk að jafnaði, 229E, OC43, HKU1 og NL63 valda allar mildum einkennum en smitast frekar greiðlega.

Því er líklegast að SARS-CoV-2 muni þróast í átt að vægari gerð sem smitast greiðar en núverandi afbrigði. Vísbendingar eru um að breska afbrigðið af veirunni smitist einmitt greiðar, og mögulega einnig annað afbrigði frá Suður-Afríku.^[3] Aukin fjölgunargeta eða smithæfni eru nógu alvarleg einkenni í sjálfu sér, því þótt dánartíðni sé svipuð ná slíkar gerðir að sýkja fleiri einstaklinga og mögulega smjúga í gegnum sóttvarnir sem virkuðu á upprunalega afbrigðið. Óskandi er að mannkyninu takist að útrýma veirunni sem veldur COVID-19 með samhæfðu bólusetningarátaki um veröld alla eins og gert var fyrir veiruna sem olli stóru bólu.^[4]

Samantekt:

• Veiran sem veldur COVID-19 mun þróast.
• Hæfni veira byggir á mörgum ólíkum eiginleikum.
• Því standa mjög margar þróunarbrautir veirum til boða.
• Líklegast er - en ekki öruggt - að veiran sem veldur COVID-19 muni þróast í átt að aukinni smithæfni og vægari einkennum.

Tilvísanir:

1. ^ Mikill meirihluti stökkbreytinga er skaðlegur og minnkar hæfni veira, á meðan tiltekinn hluti stökkbreytinga er hlutlaus og hefur ekki áhrif á hæfni þeirra. Sjá meira um það í svari við spurningunni Hvort er líklegra að veiran sem veldur COVID-19 verði hættulegri eða hættuminni fyrir menn vegna stökkbreytinga?
2. ^ Frá sjónarhorni veirunnar að minnsta kosti, sjá svör um þætti, aldur, kyn og erfðaþætti sem hafa áhrif á dánartíðni, til dæmis: Er eitthvað til í því að gen frá neanderdalsmönnum valdi verri COVID-19-sjúkdómi? (Sótt 4.01.2021).
3. ^ Scientists appeal for calm over new Covid variant in South Africa. (Sótt 5.01.2021).
4. ^ Sjá nánar hér: History of Smallpox - Smallpox - CDC. (Sótt 5.01.2021).

Heimildir:

• Jason W. Rausch, J. W. o.fl. (2020). Low genetic diversity may be an Achilles heel of SARS-CoV-2. PNAS, 117(40), 24614-24616. (Sótt 7.12.2020).
• Pybus, O., Rambaut, A. (2009). Evolutionary analysis of the dynamics of viral infectious disease. Nat Rev Genet 10, 540–550. (Sótt 27.12.2020)
• Longdon B, Brockhurst M. A., Russell C. A., Welch J. J., Jiggins F. M. (2014). The Evolution and Genetics of Virus Host Shifts. PLoS Pathog, 10(11): e1004395. (Sótt 27.12.2020).

Myndir:

• Fitness-landscape-cartoon-vector.svg - Wikimedia Commons. (Sótt 17.2.2020.)
• AP.

Spurningu Sigurlaugar er hér svarað að hluta....