Естественный отбор в эволюции SARS-CoV-2 у летучих мышей создал "универсальный" вирус и высокоэффективный патоген человека (аннотация)Естественный отбор в эволюции SARS-CoV-2 у летучих мышей создал "универсальный" вирус и высокоэффективный патоген человека (аннотация)
Сколько раз нужно было измениться SARS-CoV-2, чтобы адаптироваться к новому человеческому хозяину?
В научной статье, опубликованной в журнале PLOS Biology, показано, что с декабря 2019 года и за первые 11 месяцев пандемии атипичной пневмонии SARS-CoV-2 было очень мало "важных" генетических изменений, наблюдаемых в сотнях тысяч секвенированных геномов вирусов.
Это не означает, что никаких изменений не произошло, мутации, не имеющие эволюционного значения, накапливаются и "всплывают" в процессе миллионов событий передачи, как это происходит у всех вирусов. Некоторые изменения могут иметь эффект; например, мутация спайка D614G, которая, как было установлено, повышает трансмиссивность и некоторые другие изменения вирусной биологии, разбросанные по его геному. В целом, однако, преобладают "нейтральные" эволюционные процессы. Этот застой можно объяснить высокой восприимчивостью человеческой популяции к этому новому патогену, с ограниченным давлением со стороны популяционного иммунитета и отсутствием локализации, что приводит к экспоненциальному росту, делая почти каждый вирус победителем.
Изучение мутационных процессов SARS-CoV-2 и родственных вирусов предоставляет свидетельства достаточно существенных изменений, но произошедших до появления SARS-CoV-2 в человеческой популяции. Это означает, что "универсальная" природа многих коронавирусов и их очевидное способность смены хозяев, наделили SARS-CoV-2 готовой способностью инфицировать человека и других млекопитающих, но эти свойства были приобретены до того как они инфицировали человека и, скорее всего, явились результатом эволюции у летучих мышей,
Смены вирусных хозяев, как правило, связаны с новыми адаптациями для оптимального использования клеток нового вида хозяев. Удивительно, но SARS-CoV-2, по-видимому, не потребовалась значительная адаптация к человеку с начала пандемии и до октября 2020 года. В данной работе мы оцениваем типы естественного отбора, происходившие в семействе Sarbecoviruses у подковообразных летучих мышей, в сравнении с ранней эволюцией SARS-CoV-2 в человеческой популяции.
Несмотря на то, что имеются умеренные свидетельства диверсификации позитивной селекции SARS-CoV-2 у людей, он ограничивается ранней фазой пандемии, а негативная селекция у SARS-CoV-2 гораздо слабее, чем у родственных вирусов семейства Sarbecoviruses в популяции летучих мышей. Напротив, наш анализ выявляет свидетельства значительной положительной эпизодической диверсифицирующей селекции, лежащей в основе линии SARS-CoV-2, произошедшей от летучих мышей и сопровождающейся адаптивной мутацией истощения (depletion mutation), предположительно связанной с действием противовирусных механизмов у этих потомственных хозяев вируса.
Ближайший к SARS-CoV-2 вирус летучих мышей RmYN02 имеет интригующую геномную структуру, состоящую как из SARS-CoV-2-подобных сегментов, так и из сегментов, похожих на сегменты вируса летучих мышей. Его генетический материал несет в себе обе композиционные сигнатуры (связанные с действием антивирусного иммунитета хозяина), поддерживая это изменение эволюционного темпа, происходящее у летучих мышей без необходимости в промежуточном виде животных. Наши результаты подтверждают, что прародитель SARS-CoV-2 способен к эффективной передаче от человека к человеку, как следствие его адаптивной эволюционной истории у летучих мышей, а не у человека, что создало относительно универсальный вирус.
Причина "переключения передач" SARS-CoV-2 с точки зрения возросшего темпа его эволюции в конце 2020 года и связанного с более интенсивно мутирующими линиями, заключается в том, что изменился иммунологический профиль человеческой популяции. К концу 2020 года вирус все чаще вступал в контакт с существующим иммунитетом хозяина, так как к настоящему времени количество ранее инфицированных людей велико. При этом будут эволюционировать варианты, способные уклониться от некоторых ответных реакций хозяина. В сочетании с уклонением от иммунитета при длительных инфекциях в хронических случаях (например, у пациентов с ослабленным иммунитетом) эти новые селективные давления увеличивают число важных вирусных мутаций.
SARS-CoV-2 все быстрее отходит от варианта января 2020 года, используемого во всех существующих вакцинах. Нынешние вакцины будут продолжать работать против большинства циркулирующих вариантов, но чем больше времени пройдет и чем больше будет разница между количеством вакцинированных и не вакцинированных людей, тем больше у него будет возможностей противодействовать вакцинам. Первой гонкой была разработка вакцины. Теперь гонка заключается в том, чтобы как можно быстрее вакцинировать все население планеты.
