cazurile neobișnuite de pneumonie au început să apară în mijlocul iernii, în China. Cauza, cercetătorii vor afla mai târziu, a fost un coronavirus nou pentru știință. Până în martie, infecția a început să se răspândească în alte țări asiatice și în străinătate. Oamenii mureau, iar Organizația Mondială a Sănătății a emis o alertă globală de sănătate.
dar acesta a fost 2003, nu 2020, iar boala a fost SARS, nu Covid-19. Până în iunie, focarul era aproape dispărut, cu doar 8.098 de infecții confirmate și 774 de decese la nivel mondial. Nu au fost raportate cazuri de SARS din 2004.
contrastează cu coronavirusul strâns legat care provoacă Covid-19 astăzi: peste 13.600.000 de cazuri confirmate începând cu 16 iulie și peste 585.000 de decese.
de ce SARS a dispărut în timp ce coronavirusul de astăzi continuă să se răspândească? De ce, de fapt, ambele coronavirusuri s-au răspândit în oameni, de la gazdele lor originale de lilieci?
și la fel de vital ca aceste întrebări este un alt: ce se întâmplă în continuare?
pe măsură ce ne confruntăm cu pandemia actuală, va fi important să înțelegem cum SARS-CoV-2, virusul care provoacă Covid-19, este probabil să evolueze în lunile și anii următori. Este posibil ca virusul să-și piardă caracterul letal și să se stabilească într-o evoluție cu omenirea. S-ar putea să ajungă doar la un alt virus rece, așa cum s-ar fi întâmplat cu un alt coronavirus în trecut. Dar ar putea rămâne, de asemenea, o amenințare serioasă sau poate chiar să evolueze pentru a deveni mai letală. Rezultatul depinde de interacțiunea complexă și uneori subtilă a forțelor ecologice și evolutive care modelează modul în care virușii și gazdele lor răspund unul la celălalt.
„un lucru pe care îl înveți despre evoluție este să nu generalizezi niciodată”, spune Edward Holmes, virusolog evolutiv la Universitatea din Sydney, Australia și autor al unui articol despre evoluția virusurilor emergente în revista anuală a ecologiei, evoluției și sistematicii. „Depinde în întregime de nuanța biologică a situației.”
pași către succesul viral
multe dintre cele mai înfricoșătoare virusuri care au provocat epidemii trecute sau actuale au provenit de la alte animale și apoi au sărit la oameni: HIV de la alte primate, gripa de la păsări și porci și Ebola probabil de la lilieci. La fel, și pentru coronavirusuri: cele din spatele SARS (sindrom respirator acut sever), MERS (sindromul respirator din Orientul Mijlociu) și Covid-19, probabil, au provenit din lilieci și au ajuns la oameni prin intermediul unei alte specii, pas cu pas, probabil civete de palmier, cămile și, eventual, pangoline, respectiv.
dar a face saltul de la o specie la alta nu este ușor, deoarece virușii de succes trebuie să fie bine adaptați gazdelor lor. Pentru a intra într-o celulă gazdă, o moleculă de pe suprafața virusului trebuie să se potrivească cu un receptor din exteriorul celulei, ca o cheie care se potrivește într-o încuietoare. Odată ajuns în interiorul celulei, virusul trebuie să se sustragă de apărare imunitar al celulei și apoi rechiziționeze părțile corespunzătoare ale biochimiei gazdei pentru a putinei noi virusuri. Oricare sau toți acești factori sunt susceptibili să difere de la o specie gazdă la alta, astfel încât virușii vor trebui să se schimbe genetic — adică să evolueze — pentru a înființa un magazin într-un animal nou.
comutarea gazdei implică de fapt doi pași, deși acestea se pot suprapune. În primul rând, virusul trebuie să poată invada celulele noii gazde: aceasta este o cerință minimă pentru îmbolnăvirea gazdei. Dar pentru a deveni capabil să provoace epidemii, virusul trebuie, de asemenea, să devină infecțios — adică transmisibil între indivizi — în noua sa gazdă. Asta ridică un virus de la o neplăcere ocazională la unul capabil să provoace daune pe scară largă.
SARS-CoV-2 arată clar aceste două etape. În comparație cu virusul la lilieci, atât virusul care infectează oamenii, cât și o rudă apropiată în pangoline poartă o mutație care schimbă forma suprafeței ” Spike protein.”Modificarea este chiar la locul care se leagă de receptorii celulelor gazdă pentru a lăsa virusul să intre. Acest lucru sugerează că mutația a apărut mai întâi fie la pangolini, fie la o specie încă neidentificată și s-a întâmplat să permită virusului să sară și la oameni.
dar SARS-CoV-2 poartă alte modificări ale proteinei spike care par să fi apărut după ce a sărit la oameni, deoarece nu apar în virusurile bat sau pangolin. Unul se află într-o regiune numită site-ul de clivaj polibazic, despre care se știe că face alte coronavirusuri și virusuri gripale mai infecțioase. Un altul pare să facă proteina spike Mai puțin fragilă, iar în experimentele de laborator cu culturi celulare, face virusul mai infecțios. Mutația a devenit mai frecventă pe măsură ce pandemia Covid-19 continuă, ceea ce sugerează — dar nu dovedește — că face virusul mai infecțios și în lumea reală. (Din fericire, deși poate crește răspândirea, nu pare să-i facă pe oameni mai bolnavi.)
această evoluție în doi pași-prima deversare, apoi adaptarea la noua gazdă — este probabil caracteristică majorității virușilor pe măsură ce schimbă gazdele, spune Daniel Streicker, ecologist viral la Universitatea din Glasgow. Dacă da, virușii emergenți trec probabil printr-o „perioadă tăcută” imediat după o schimbare de gazdă, în care virusul abia se zgârie, se clatină în pragul dispariției până când dobândește mutațiile necesare pentru ca o epidemie să înflorească.
Streicker vede acest lucru în studiile de rabie la lilieci — care este un model bun pentru studierea evoluției virusurilor emergente, spune el, deoarece virusul rabiei a sărit între diferite specii de lilieci de multe ori. El și colegii săi au analizat datele secvenței genetice de zeci de ani pentru virusurile rabice care au suferit astfel de schimbări de gazdă. Deoarece populațiile mai mari conțin mai multe variante genetice decât populațiile mai mici, măsurarea diversității genetice în probele lor a permis oamenilor de știință să estimeze cât de răspândit era virusul la un moment dat.
echipa a constatat că aproape niciuna dintre cele 13 tulpini virale pe care le-au studiat nu a decolat imediat după trecerea la o nouă specie de lilieci. În schimb, virușii au descoperit o existență marginală de ani până la decenii înainte de a dobândi mutațiile — cu funcții încă necunoscute — care le-au permis să izbucnească la niveluri epidemice. Nu este surprinzător că virușii care au apărut cel mai rapid au fost cei care au avut nevoie de cele mai puține modificări genetice pentru a înflori.
SARS-CoV-2 a trecut probabil printr-o fază similară subțire înainte de a dobândi adaptările cheie care i-au permis să înflorească, poate mutația la locul de clivaj polibazic, poate altele care nu au fost încă identificate. În orice caz, spune Colin Parrish, virolog la Universitatea Cornell care studiază schimburile de gazde, „până când prima persoană din Wuhan fusese identificată cu coronavirus, probabil că fusese la oameni de ceva vreme.”
a fost ghinionul nostru că SARS-CoV-2 s-a adaptat cu succes. Mulți viruși care se revarsă asupra oamenilor nu o fac niciodată. Se știe că aproximativ 220 până la 250 de viruși infectează oamenii, dar doar aproximativ jumătate sunt transmisibili — mulți doar slab — de la o persoană la alta, spune Jemma Geoghegan, virolog evolutiv la Universitatea din Otago, Noua Zeelandă. Restul sunt infecții fără sfârșit. Jumătate este o estimare generoasă, adaugă ea, din moment ce multe alte evenimente spillover, probabil, fizzle înainte de a putea fi chiar numărate.
Noțiuni de bază mai frumos — sau nastier
SARS-CoV-2, desigur, este bine trecut etapa teetering. Marea întrebare acum este: ce se întâmplă în continuare? O teorie populară, susținută de unii experți, este că virușii încep adesea să-și rănească gazdele, dar evoluează spre o coexistență mai benignă. La urma urmei, mulți dintre virușii pe care îi cunoaștem care declanșează probleme grave la o nouă specie gazdă provoacă o boală ușoară sau deloc în gazda din care provin inițial. Și din perspectiva virusului, afirmă această teorie, gazdele care sunt mai puțin bolnave sunt mai susceptibile să se miște, să se întâlnească cu alții și să răspândească infecția mai departe.”cred că virusurile tind să devină mai puțin patogene”, spune Burtram Fielding, coronavirolog la Universitatea din Western Cape, Africa de Sud. „Scopul final al unui agent patogen este de a se reproduce, de a face mai mult din el însuși. Orice agent patogen care ucide gazda prea repede nu își va da suficient timp pentru a se reproduce.”Dacă SARS-CoV-2 se poate răspândi mai repede și mai departe prin uciderea sau rănirea gravă a mai puține persoane pe care le infectează, ne — am putea aștepta ca, în timp, să devină mai puțin dăunătoare-sau, așa cum o numesc virologii, mai puțin virulentă.
acest tip de blândețe evolutivă poate fi exact ceea ce s-a întâmplat cu mai bine de un secol în urmă cu unul dintre celelalte coronavirusuri umane, cunoscut sub numele de OC43, sugerează Fielding. Astăzi, OC43 este unul dintre cele patru coronavirusuri care reprezintă până la o treime din cazurile de răceală comună (și poate ocazional boli mai severe). Dar Fielding și alți câțiva cred că ar fi putut fi și virusul din spatele unei pandemii Mondiale, de obicei atribuită gripei, care a început în 1890 și a ucis peste un milion de oameni din întreaga lume, inclusiv nepotul și moștenitorul reginei Victoria.
oamenii de știință nu pot dovedi acest lucru, deoarece nicio probă de virus nu supraviețuiește din acea pandemie, dar unele dovezi circumstanțiale fac cazul plauzibil, spune Fielding. În primul rând, persoanele care au fost infectate în pandemia din 1890 au prezentat aparent simptome ale sistemului nervos pe care le vedem acum ca fiind mai tipice coronavirusurilor decât gripei. Și când cercetătorii belgieni au secvențiat genomul OC43 în 2005 și l-au comparat cu alte coronavirusuri cunoscute, au ajuns la concluzia că probabil a apărut ca un virus de bovine și ar fi putut sări la oameni chiar în jurul anului 1890. Ei au speculat că ar fi putut provoca pandemia din 1890 și apoi s-au stabilit la o coexistență mai puțin urâtă ca un virus rece obișnuit.
alți biologi evoluționiști nu sunt de acord. Pandemia A dispărut cu siguranță pe măsură ce mai mulți oameni au devenit imuni, dar nu există dovezi solide că OC43 în sine a evoluat de la extrem de virulent la cea mai mare parte benignă în ultimul secol, spun ei. Chiar dacă a făcut-o, asta nu înseamnă că SARS-CoV-2 va urma aceeași traiectorie. „Nu poți spune doar că va deveni mai frumos, că într-un fel un agent patogen bine adaptat nu-i dăunează gazdei. Biologia evoluționistă modernă, și o mulțime de date, arată că nu trebuie să fie adevărat. Poate deveni mai frumos și poate deveni mai urât”, spune Andrew Read, microbiolog evolutiv la Universitatea Penn State. (Holmes este blunter: „încercarea de a prezice evoluția virulenței este jocul unei cani”, spune el.pentru a înțelege de ce este atât de greu să prezici schimbări în virulență, Read spune că este important să recunoaștem diferența dintre virulență — adică cât de bolnav își face un virus gazda — și transmisibilitatea sa sau cât de ușor trece de la un individ gazdă la altul. Evoluția favorizează întotdeauna o transmisibilitate crescută, deoarece virusurile care se răspândesc mai ușor sunt mai potrivite din punct de vedere evolutiv — adică lasă mai mulți descendenți. Dar transmisibilitatea și virulența nu sunt legate în niciun fel de încredere, spune Read. Unii germeni se descurcă bine chiar dacă te îmbolnăvesc foarte mult. Bacteriile care provoacă holera se răspândesc prin diaree, astfel încât boala severă este bună pentru ei. Malaria și febra galbenă, care sunt transmise de țânțari, se pot răspândi foarte bine chiar și de la o persoană aflată la ușa morții.
virusurile respiratorii, cum ar fi gripa și coronavirusurile umane, au nevoie de gazde care se mișcă suficient pentru a respira unul pe altul, astfel încât virulența extrem de ridicată ar putea fi dăunătoare în unele cazuri. Dar nu există un avantaj evolutiv evident pentru SARS-CoV-2 pentru a-și reduce virulența, deoarece plătește un preț mic pentru uciderea ocazională a oamenilor: Se răspândește ușor de la persoanele infectate care nu se simt încă rău și chiar de la cei care nu pot prezenta niciodată simptome de boală. „Pentru a fi sincer, noul coronavirus este destul de potrivit deja”, spune Geoghegan.
nici nu există multe cazuri documentate de viruși a căror virulență s-a diminuat în timp. Exemplul rar, clasic este virusul mixomului, care a fost introdus în mod deliberat în Australia în anii 1950 din America de Sud pentru a controla iepurii europeni invazivi. În câteva decenii, virusul a evoluat pentru a-și reduce virulența, deși doar până la 70 până la 95% letalitate de la un 99 enorm.8 la sută. (De atunci a bifat din nou.)
dar mixoma stă aproape singur, spune Parrish. De exemplu, observă el, nu există dovezi că agenții patogeni umani recenți, cum ar fi virusurile Ebola, Zika sau chikungunya, au arătat semne de a deveni mai puțin patogeni în timpul relativ scurt de la sărirea la oameni.
cele care au dispărut
coșmarurile estompate ale trecutului nostru — pandemiile care au terorizat, apoi s — au retras, cum ar fi SARS în 2003 și gripa în 1918-20 și din nou în 1957, 1968 și 2009-au dispărut nu pentru că virusurile au evoluat pentru a provoca boli mai ușoare, ci din alte motive. În cazul SARS, virusul i-a îmbolnăvit pe oameni suficient de mult încât lucrătorii din domeniul sănătății să poată conține boala înainte de a scăpa de sub control. „Persoanele care au luat SARS s — au îmbolnăvit foarte repede și au fost ușor identificate, ușor de urmărit și ușor puse în carantină-iar contactele lor au fost, de asemenea, ușor identificate și puse în carantină”, spune Mark Cameron, imunolog la Case Western Reserve University din Cleveland, care a lucrat într-un spital din Toronto în timpul apogeului focarului SARS acolo. Acest lucru nu va fi niciodată la fel de ușor de făcut pentru Covid-19, deoarece persoanele care nu prezintă simptome pot răspândi virusul.
pandemiile de gripă, între timp, au avut tendința de a se retrage dintr-un alt motiv, unul care oferă mai multă speranță în momentul nostru prezent: Destul de populație devine în cele din urmă imună pentru a încetini virusul. Virusul gripal H1N1 care a provocat pandemia din 1918 a continuat ca principal virus gripal până în anii 1950, iar descendenții săi circulă încă în populația umană. Ceea ce a făcut virusul o astfel de amenințare în 1918-20 este că era roman și oamenii aveau puțină imunitate. Odată ce o mare parte a populației a fost expusă virusului și a dezvoltat imunitate, Pandemia A scăzut, deși virusul a persistat la un nivel mai scăzut de infecții — așa cum se întâmplă până în prezent. Se pare că este mai puțin letală acum, în mare parte pentru că persoanele în vârstă, care prezintă cel mai mare risc de a muri de gripă, au întâlnit de obicei gripa H1N1 sau ceva asemănător la un moment dat în viața lor și păstrează un anumit grad de imunitate, spune Read.
cu noul coronavirus, Parrish spune: „Suntem într-un fel în acea perioadă din 1918 în care virusul se răspândește rapid într-o populație naivă.”Dar acest lucru se va schimba pe măsură ce mai mulți oameni fie prind Covid-19, fie sunt vaccinați (dacă și când acest lucru devine posibil) și dezvoltă un anumit nivel de imunitate. „Nu există nicio îndoială că, odată ce populația este în mare parte imună, virusul va muri”, spune Parrish.
întrebarea este cât va dura această imunitate: pentru o viață, cum ar fi variola, sau doar câțiva ani, cum ar fi gripa? În parte, acest lucru va depinde de faptul dacă vaccinul induce un răspuns permanent la anticorpi sau doar unul temporar. Dar depinde, de asemenea, dacă virusul se poate schimba pentru a se sustrage anticorpilor generați de vaccin. Deși coronavirusurile nu acumulează mutații la fel de repede ca virusurile gripale, ele se schimbă în continuare. Și cel puțin una, care provoacă bronșită la găini, a dezvoltat noi variante care nu sunt acoperite de vaccinurile anterioare. Dar în acest moment, nimeni nu știe la ce să se aștepte de la SARS-CoV-2.
există cel puțin un aspect încurajator pentru toate acestea. Chiar dacă nu putem prezice cum va evolua virusul sau cum va răspunde la vaccinul care vine, există ceva ce putem face cu toții pentru a reduce riscul ca virusul să evolueze în moduri periculoase. Și nu implică comportamente noi complicate. „Virușii pot evolua numai dacă se reproduc și transmit”, spune Streicker. „Orice lucru care reduce replicarea unui virus va reduce, în consecință, cantitatea de evoluție care se întâmplă.”Cu alte cuvinte, ne putem face partea pentru a încetini evoluția virusului Covid-19 comportându-ne exact așa cum ni s-a spus deja pentru a evita prinderea acestuia: minimizați contactul cu ceilalți, spălați-vă pe mâini și purtați o mască.
Acest articol a apărut inițial în revista Knowable, un efort jurnalistic independent din recenziile anuale. Înscrieți-vă la buletinul informativ.