I casi insoliti di polmonite hanno cominciato ad apparire a metà inverno, in Cina. La causa, i ricercatori avrebbero poi imparare, era un coronavirus nuovo per la scienza. A marzo, l’infezione ha iniziato a diffondersi in altri paesi asiatici e all’estero. Le persone stavano morendo e l’Organizzazione mondiale della sanità ha emesso un allarme sanitario globale.
Ma questo era il 2003, non il 2020, e la malattia era la SARS, non Covid-19. A giugno, l’epidemia era quasi sparita, con solo 8.098 infezioni confermate e 774 decessi in tutto il mondo. Non sono stati segnalati casi di SARS dal 2004.
Contrasto che con il coronavirus strettamente correlato che causa Covid-19 oggi: più di 13.600.000 casi confermati a partire dal 16 luglio, e più di 585.000 morti.
Perché la SARS è andata via mentre il coronavirus di oggi continua a diffondersi? Perché, del resto, entrambi questi coronavirus si sono riversati nelle persone, dai loro ospiti di pipistrelli originali?
E altrettanto vitale di quelle domande è un’altra: cosa succede dopo?
Mentre affrontiamo l’attuale pandemia, sarà importante capire come la SARS-CoV-2, il virus che causa la Covid-19, probabilmente evolverà nei mesi e negli anni a venire. È possibile che il virus perda il suo carattere letale e si stabilisca in una distensione evolutiva con l’umanità. Potrebbe finire come un altro virus del raffreddore, come potrebbe essere successo a un altro coronavirus in passato. Ma potrebbe anche rimanere una seria minaccia o forse anche evolvere per diventare più letale. Il risultato dipende dall’interazione complessa e talvolta sottile di forze ecologiche ed evolutive che modellano il modo in cui i virus e i loro ospiti rispondono l’uno all’altro.
“Una cosa che impari sull’evoluzione non è mai generalizzare”, afferma Edward Holmes, virologo evolutivo presso l’Università di Sydney, in Australia, e autore di un articolo sull’evoluzione dei virus emergenti nell’Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. “Dipende interamente dalla sfumatura biologica della situazione.”
Passi per il successo virale
Molti dei virus più spaventosi che hanno causato epidemie passate o attuali hanno avuto origine in altri animali e poi sono saltati alle persone: HIV da altri primati, influenza da uccelli e maiali e Ebola probabilmente dai pipistrelli. Così, anche, per coronavirus: quelli dietro la SARS (sindrome respiratoria acuta grave), MERS (sindrome respiratoria del Medio Oriente) e Covid-19 tutti probabilmente originati nei pipistrelli e sono arrivati nelle persone tramite un’altra specie di stepping-stone, probabilmente zibetti di palma, cammelli e forse pangolini, rispettivamente.
Ma fare il salto da una specie all’altra non è facile, perché i virus di successo devono essere strettamente adattati ai loro ospiti. Per entrare in una cellula ospite, una molecola sulla superficie del virus deve corrispondere a un recettore all’esterno della cellula, come una chiave che si inserisce in una serratura. Una volta all’interno della cellula, il virus deve eludere le difese immunitarie della cellula e quindi requisire le parti appropriate della biochimica dell’ospite per sfornare nuovi virus. È probabile che uno o tutti questi fattori differiscano da una specie ospite all’altra, quindi i virus dovranno cambiare geneticamente — cioè evolversi — per creare un nuovo animale.
La commutazione host in realtà comporta due passaggi, anche se questi possono sovrapporsi. In primo luogo, il virus deve essere in grado di invadere le cellule del nuovo ospite: questo è un requisito minimo per rendere l’ospite malato. Ma per diventare capace di causare epidemie, il virus deve anche diventare contagioso – cioè trasmissibile tra individui-nel suo nuovo ospite. Questo è ciò che eleva un virus da un fastidio occasionale a uno in grado di causare danni diffusi.
SARS-CoV-2 mostra chiaramente queste due fasi. Rispetto al virus nei pipistrelli, sia il virus che infetta le persone e un parente stretto in pangoline portano una mutazione che cambia la forma della superficie ” proteina spike.”L’alterazione è proprio nel punto che si lega ai recettori delle cellule ospiti per far entrare il virus. Ciò suggerisce che la mutazione sia sorta per la prima volta nelle pangoline o in una specie ancora non identificata e che sia capitato di permettere al virus di saltare anche alle persone.
Ma SARS-CoV-2 porta altri cambiamenti nella proteina spike che sembrano essere sorti dopo che è saltato alle persone, dal momento che non si verificano nei virus bat o pangolin. Uno è in una regione chiamata sito di scissione polibasica, che è noto per rendere altri coronavirus e virus influenzali più contagiosi. Un altro sembra rendere la proteina spike meno fragile, e in esperimenti di laboratorio con colture cellulari, rende il virus più contagioso. La mutazione è diventata più comune come la pandemia di Covid-19 va avanti, il che suggerisce — ma non dimostra — che rende il virus più contagioso nel mondo reale, anche. (Fortunatamente, anche se può aumentare la diffusione, non sembra rendere le persone più malate.)
Questo evolutivo in due fasi-prima spillover, quindi l’adattamento al nuovo host — è probabilmente caratteristico della maggior parte dei virus mentre spostano gli host, dice Daniel Streicker, un ecologo virale presso l’Università di Glasgow. Se è così, i virus emergenti probabilmente passano attraverso un” periodo di silenzio ” subito dopo un turno ospite, in cui il virus raschia a malapena, barcollando sull’orlo dell’estinzione fino a quando non acquisisce le mutazioni necessarie per un’epidemia a fiorire.
Streicker vede questo negli studi di rabbia nei pipistrelli-che è un buon modello per studiare l’evoluzione dei virus emergenti, dice, dal momento che il virus della rabbia ha saltato tra diverse specie di pipistrelli molte volte. Lui ei suoi colleghi hanno esaminato il valore di decenni di dati di sequenza genetica per i virus della rabbia che avevano subito tali turni di accoglienza. Poiché le popolazioni più grandi contengono più varianti genetiche rispetto alle popolazioni più piccole, misurare la diversità genetica nei loro campioni ha permesso agli scienziati di stimare la diffusione del virus in un dato momento.
Il team ha scoperto che quasi nessuno dei 13 ceppi virali studiati è decollato immediatamente dopo il passaggio a una nuova specie di pipistrelli. Invece, i virus guadagnarono un’esistenza marginale per anni o decenni prima di acquisire le mutazioni — di funzione ancora sconosciuta — che permisero loro di scoppiare a livelli epidemici. Non sorprendentemente, i virus che sono emersi più velocemente erano quelli che avevano bisogno del minor numero di cambiamenti genetici per fiorire.
SARS-CoV-2 probabilmente ha attraversato una fase tenue simile prima di acquisire gli adattamenti chiave che gli hanno permesso di prosperare, forse la mutazione al sito di scissione polibasica, forse altri non ancora identificati. In ogni caso, dice Colin Parrish, un virologo della Cornell University che studia i turni di accoglienza, “quando la prima persona a Wuhan era stata identificata con il coronavirus, probabilmente era stata nelle persone per un po’.”
È stata la nostra sfortuna che SARS-CoV-2 si sia adattato con successo. Molti virus che si riversano sugli esseri umani non lo fanno mai. Circa 220 a 250 virus sono noti per infettare le persone, ma solo circa la metà sono trasmissibili — molti solo debolmente — da una persona all’altra, dice Jemma Geoghegan, un virologo evolutivo presso l’Università di Otago, Nuova Zelanda. Il resto sono infezioni senza uscita. La metà è una stima generosa, aggiunge, dal momento che molti altri eventi di ricaduta probabilmente svaniscono prima ancora di poter essere contati.
Ottenere più bello — o più cattivo
SARS-CoV-2, ovviamente, è ben oltre la fase in bilico. La grande domanda ora è: cosa succede dopo? Una teoria popolare, sostenuta da alcuni esperti, è che i virus spesso iniziano a danneggiare i loro ospiti, ma si evolvono verso una convivenza più benigna. Dopo tutto, molti dei virus che conosciamo innescano gravi problemi in una nuova specie ospite causano malattie lievi o nulle nell’ospite da cui provenivano originariamente. E dal punto di vista del virus, questa teoria afferma, gli host che sono meno malati hanno maggiori probabilità di muoversi, incontrare gli altri e diffondere l’infezione in avanti.
“Credo che i virus tendano a diventare meno patogeni”, afferma Burtram Fielding, coronavirologo presso l’Università del Western Cape, in Sud Africa. “Lo scopo ultimo di un agente patogeno è quello di riprodursi, di fare più di se stesso. Qualsiasi agente patogeno che uccide l’ospite troppo velocemente non si darà abbastanza tempo per riprodursi.”Se la SARS-CoV — 2 può diffondersi più velocemente e ulteriormente uccidendo o danneggiando gravemente meno persone che infetta, potremmo aspettarci che nel tempo diventerà meno dannosa-o, come i virologi lo definiscono, meno virulenta.
Questo tipo di gentling evolutivo potrebbe essere esattamente quello che è successo più di un secolo fa a uno degli altri coronavirus umani, noto come OC43, suggerisce Fielding. Oggi, OC43 è uno dei quattro coronavirus che rappresentano fino a un terzo dei casi di raffreddore comune (e forse occasionalmente più grave malattia). Ma Fielding e pochi altri pensano che potrebbe anche essere stato il virus dietro una pandemia mondiale, di solito attribuita all’influenza, che ha avuto inizio nel 1890 e ha ucciso più di un milione di persone in tutto il mondo, tra cui il nipote ed erede della regina Vittoria.
Gli scienziati non possono dimostrarlo, perché nessun campione di virus sopravvive da quella pandemia, ma alcune prove circostanziali rendono il caso plausibile, dice Fielding. Per prima cosa, le persone che sono state infettate nella pandemia del 1890 apparentemente hanno sperimentato sintomi del sistema nervoso che ora vediamo come più tipici dei coronavirus che dell’influenza. E quando i ricercatori belgi hanno sequenziato il genoma di OC43 nel 2005 e lo hanno confrontato con altri coronavirus noti, hanno concluso che probabilmente è nato come un virus del bestiame e potrebbe essere saltato alle persone intorno al 1890. Hanno ipotizzato che potrebbe aver causato la pandemia del 1890 e poi si stabilirono in una convivenza meno brutta come un normale virus del raffreddore.
Altri biologi evoluzionisti non sono d’accordo. La pandemia certamente sbiadito come più persone sono diventate immuni, ma non ci sono prove solide che OC43 si è evoluto da altamente virulento a per lo più benigna nel corso dell’ultimo secolo, dicono. Anche se lo facesse, ciò non significa che SARS-CoV-2 seguirà la stessa traiettoria. “Non puoi semplicemente dire che diventerà più bello, che in qualche modo un patogeno ben adattato non danneggia il suo ospite. La biologia evolutiva moderna, e molti dati, dimostrano che non deve essere vero. Può diventare più bello e può diventare più cattivo”, dice Andrew Read, un microbiologo evolutivo della Penn State University. (Holmes è blunter:” Cercare di prevedere l’evoluzione della virulenza è il gioco di una tazza”, dice.)
Per capire perché è così difficile prevedere i cambiamenti nella virulenza, Read dice che è importante riconoscere la differenza tra la virulenza — cioè, quanto un virus fa male al suo ospite — e la sua trasmissibilità, o quanto facilmente passa da un individuo ospite a un altro. L’evoluzione favorisce sempre una maggiore trasmissibilità, perché i virus che si diffondono più facilmente sono evolutivamente più in forma-cioè lasciano più discendenti. Ma la trasmissibilità e la virulenza non sono collegate in alcun modo affidabile, dice Read. Alcuni germi fanno bene anche se ti fanno molto male. I batteri che causano il colera si diffondono attraverso la diarrea, quindi una malattia grave fa bene a loro. La malaria e la febbre gialla, che vengono trasmesse dalle zanzare, possono diffondersi bene anche da una persona alla porta della morte.
I virus respiratori, come l’influenza e i coronavirus umani, hanno bisogno di host che si muovano abbastanza per respirare l’uno sull’altro, quindi una virulenza estremamente elevata potrebbe essere dannosa in alcuni casi. Ma non c’è un ovvio vantaggio evolutivo per SARS-CoV-2 per ridurre la sua virulenza, perché paga poco prezzo per uccidere occasionalmente le persone: Si diffonde facilmente da persone infette che non si sentono ancora male e persino da coloro che potrebbero non mostrare mai sintomi di malattia. ” Ad essere onesti, il romanzo coronavirus è già abbastanza in forma”, dice Geoghegan.
Né ci sono molti casi documentati di virus la cui virulenza è diminuita nel tempo. Il raro, classico esempio è il virus mixoma, che è stato deliberatamente introdotto in Australia nel 1950 dal Sud America per controllare i conigli europei invasivi. Nel giro di pochi decenni, il virus si è evoluto per ridurre la sua virulenza, anche se solo fino al 70-95 per cento letalità da un enorme 99.8 per cento. (Da allora ha spuntato di nuovo.)
Ma myxoma è quasi solo, dice Parrish. Ad esempio, osserva, non ci sono prove che i recenti agenti patogeni umani come i virus Ebola, Zika o chikungunya abbiano mostrato segni di diventare meno patogeni nel tempo relativamente breve da quando sono saltati agli esseri umani.
Quelli che sono andati via
Gli incubi sbiaditi del nostro passato — pandemie che hanno terrorizzato, poi si sono ritirati, come la SARS nel 2003 e l’influenza nel 1918-20 e ancora nel 1957, 1968 e 2009 — sono andati via non perché i virus si sono evoluti per causare malattie più lievi, ma Nel caso della SARS, il virus ha reso le persone abbastanza malate che gli operatori sanitari sono stati in grado di contenere la malattia prima che sfuggisse di mano. ” Le persone che hanno avuto la SARS si sono ammalate molto, molto velocemente e sono state facilmente identificate, facilmente rintracciate e prontamente messe in quarantena — e anche i loro contatti sono stati prontamente identificati e messi in quarantena”, dice Mark Cameron, immunologo della Case Western Reserve University di Cleveland, che ha lavorato in un ospedale di Toronto durante il culmine dell’epidemia di SARS lì. Non sarebbe mai stato così facile da fare per la Covid-19 perché le persone che non mostrano sintomi possono diffondere il virus.
Le pandemie influenzali, nel frattempo, hanno avuto la tendenza a ritirarsi per un altro motivo, uno che offre più speranza nel nostro momento presente: Abbastanza della popolazione alla fine diventa immune a rallentare il virus. Il virus dell’influenza H1N1 che ha causato la pandemia del 1918 è continuato come il principale virus influenzale fino agli anni ‘ 50 e i suoi discendenti circolano ancora nella popolazione umana. Ciò che ha reso il virus una tale minaccia nel 1918-20 è che era nuovo e la gente aveva poca immunità. Una volta che gran parte della popolazione era stata esposta al virus e aveva sviluppato l’immunità, la pandemia diminuì, anche se il virus persisteva a un livello inferiore di infezioni — come fa fino ad oggi. Sembra meno letale ora in gran parte perché le persone anziane, che sono a maggior rischio di morire di influenza, di solito hanno incontrato l’influenza H1N1 o qualcosa di simile a un certo punto della loro vita e mantengono un certo grado di immunità, dice Read.
Con il nuovo coronavirus, Parrish dice: “siamo in quel periodo del 1918 in cui il virus si sta diffondendo velocemente in una popolazione ingenua.”Ma questo cambierà man mano che più persone catturano Covid-19 o vengono vaccinate (se e quando ciò diventa possibile) e sviluppano un certo livello di immunità. ” Non c’è dubbio che una volta che la popolazione è in gran parte immune, il virus morirà”, dice Parrish.
La domanda è per quanto tempo durerà l’immunità: per tutta la vita, come il vaiolo, o solo pochi anni, come l’influenza? In parte, ciò dipenderà dal fatto che il vaccino induca una risposta anticorpale permanente o solo temporanea. Ma dipende anche se il virus può cambiare per eludere gli anticorpi generati dal vaccino. Anche se i coronavirus non accumulano mutazioni veloci come i virus influenzali, cambiano ancora. E almeno uno, che causa la bronchite nei polli, ha evoluto nuove varianti che non sono coperte da vaccini precedenti. Ma a questo punto, nessuno sa cosa aspettarsi da SARS-CoV-2.
C’è, almeno, un aspetto incoraggiante a tutto questo. Anche se non possiamo prevedere come il virus si evolverà o come risponderà al prossimo vaccino, c’è qualcosa che tutti noi possiamo fare per ridurre il rischio che il virus si evolva in modi pericolosi. E non comporta nuovi comportamenti complicati. ” I virus possono evolvere solo se si replicano e trasmettono”, afferma Streicker. “Tutto ciò che riduce la replicazione di un virus ridurrà di conseguenza la quantità di evoluzione che accade.”In altre parole, possiamo fare la nostra parte per rallentare l’evoluzione del virus Covid-19 comportandoci esattamente come ci è stato già detto per evitare di catturarlo: ridurre al minimo il contatto con gli altri, lavarsi le mani e indossare una maschera.
Questo articolo è originariamente apparso in Knowable Magazine, uno sforzo giornalistico indipendente da recensioni annuali. Iscriviti alla newsletter.