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      病毒進(jìn)化的試驗和錯誤
      
			
      
				2019-01-22 10:09:28
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      病毒迅速發(fā)展。對一種大多數(shù)輕度流感病毒的遺傳構(gòu)成進(jìn)行微調(diào)可以引發(fā)下一次大流行。在不同的環(huán)境中對相同的應(yīng)變進(jìn)行同樣小的改變可以使其變得模糊不清。在正確的時間，正確的特質(zhì)就是一切。來自弗吉尼亞理工學(xué)院Carilion研究所，弗吉尼亞 - 馬里蘭州獸醫(yī)學(xué)院，國立衛(wèi)生研究院和耶魯大學(xué)的一組科學(xué)家正在研究病毒進(jìn)化的確切方式，以及這些知識如何有助于預(yù)防疾病。
      

      病毒進(jìn)化的試驗和錯誤
      

      他們今天在Nature Reviews Microbiology上發(fā)表了他們的結(jié)論。研究人員分析了三個眾所周知和不同病毒家族的多項研究，所有病毒家族的基因組都由稱為RNA的遺傳物質(zhì)組成。RNA 病毒在自然界中無處不在，感染大多數(shù)動物，包括人類，植物和細(xì)菌。
      

      病毒具有較大的種群和較快的復(fù)制周期，因此它們成為研究進(jìn)化的理想模型。變化很快就會出現(xiàn) 在幾周內(nèi)，研究人員可以在受控的實驗室條件下測試突變或特定的遺傳組合是否適合后代病毒。“遺傳多樣性是選擇壓力在進(jìn)化過程中形成的粘土，”弗吉尼亞理工學(xué)院Carilion研究所的助理教授，該論文的作者Sarah McDonald說。“我們正在研究病毒如何在分子上調(diào)節(jié)其遺傳多樣性，以及各種選擇壓力如何允許某些菌株的出現(xiàn)超過其他菌株。”
      

      分段RNA病毒可以用單一親本系復(fù)制，但是它們也可以用另一種病毒重新洗滌它們的片段，以在稱為重配的過程中產(chǎn)生雜交病毒。“從概念上講，重組在更復(fù)雜的生物體中與有性生殖有一些共同特征，”麥克唐納說，他也是弗吉尼亞 - 馬里蘭州獸醫(yī)學(xué)院的助理教授。“兩種親本病毒感染一種宿主細(xì)胞并交換遺傳物質(zhì)，導(dǎo)致遺傳上不同的后代病毒。”
      

      無論是人類還是病毒，都有一個明顯的進(jìn)化優(yōu)勢，即召集兩個獨立的基因庫：增加遺傳多樣性。后代有可能包含父母特質(zhì)的正確組合，以更好地適應(yīng)當(dāng)前的環(huán)境。然而，也有可能后代將比他們的父母更糟糕。
      

      麥克唐納說：“后代病毒至少要比其父母更健康，如果不合適的話。” 復(fù)制的內(nèi)在能力，以及病毒抵抗宿主免疫系統(tǒng)的能力只是決定新病毒是否會成為大流行還是僅僅已經(jīng)消亡的兩種壓力。
      

      在他們的綜述中，研究人員指出，來自不同遺傳家族的RNA病毒尚未被觀察到重組，即使它們感染相同的宿主細(xì)胞。它就像一個室內(nèi)植物與魚雜交。存在物理限制，但更重要的是基因不相容。
      

      然而，即使在遺傳上相似的病毒中，限制也限制了新菌株的增加。例如，在甲型流感病毒中，編碼為特定功能的RNA的重配段被包裝在一起。
      

      三個不同的部分都在病毒如何包裝其復(fù)制的遺傳物質(zhì)中發(fā)揮作用，因此如果其中一個片段包含在新病毒中，其他兩個片段也包括在內(nèi)。這限制了可能的遺傳選擇，因為一個片段不可能加入兩個新片段來制作完全原創(chuàng)的組合。
      

      “分段分類和包裝水平的分子失敗可能是實驗室環(huán)境中重組頻率低于預(yù)期的一個主要原因，”麥克唐納說。“RNA如何相互作用的微妙差異可能導(dǎo)致成功的重配導(dǎo)致雜種后代。”
      

      研究人員將三種病毒家族的趨勢聯(lián)系起來，他們正在努力了解病毒如何增加其遺傳多樣性以及選擇壓力如何影響這種多樣性，以促進(jìn)或緩和自然界中新的，可能更致命的病毒變種的出現(xiàn)。
      

      “一些關(guān)鍵的突出問題仍未得到解答，但我們可能會在當(dāng)前研究范圍內(nèi)找到答案，”麥克唐納說。“有了這些答案，我們不僅會告知疾病預(yù)防和控制策略，而且我們還能夠闡明我們對有機體進(jìn)化的基本認(rèn)識。”
      
			

			
        
      
			
      
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