A vírusevolúció újfajta szemlélete
A vírusok a gazdaszervezettel történő együttfejlődés helyett sokszor ugrálnak a különböző fajok között, és e felfedezés nyomán újra kell gondolni az új járványok elleni védekezés stratégiáit.
Több féle elképzelés van arra vonatkozóan, hogy amikor egy új faj létrejön az evolúció során, honnan származnak azok a vírusok, amelyek képesek ezt az új fajt megfertőzni. Mivel a vírusok a gazdaszervezetük speciális replikációs mechanizmusaira és erőforrásaira vannak utalva, eddig azt gondoltuk, hogy a vírusok és gazdaszervezetük evolúciója szorosan össze van kapcsolva, és ha a gazdaszervezet megváltozik, a vírus is kénytelen alkalmazkodni, és követni gazdaszervezetének kis módosulásait is. Az együtt-evolválódás feltételezett folyamatát a szakemberek ko-divergenciának nevezték el. Az embereket és a csimpánzokat pl. a hepatitis B vírus enyhén különböző változatai fertőzik, amelyek a négy millió éve, az ember és a csimpánz közös ősén élt közös ősből alakulhattak ki.
A másik opció – a különböző fajok közötti terjedés – akkor következik be, amikor a vírus egy olyan, számára újfajta szervezetet képes megfertőzni, ami nem rokona korábbi gazdaszervezetének. Ez a fajta virális evolúció hírhedten súlyos újfajta betegségeket eredményez, amilyen pl. a madárinfuenza, az Ebola vagy a SARS. Mivel ezek a kórokozók igen virulensek, a kutatók eddig azt gondolták, szerencsések vagyunk, hogy kevés van belőlük.
Azonban a közelmúltban ausztrál kutatók elvégezték több ezer vírusfaj hosszú távú evolúciójának elemzését, és nyugtalanító következtetésre jutottak, írja az eredményről beszámoló online ismeretterjesztő portál (Mallory Locklear: Viruses Would Rather Jump to New Hosts Than Evolve With Them; Quantamagazine): a vírusok sokkal gyakrabban terjednek különböző fajok között, mint eddig bárki gondolta, sőt valójában ez az alapeset, és a fajok közötti ugrálás következményeképp jött létre a vírusokban a legtöbb evolúciós innováció. Mindemellett a ko-divergencia csak ritkán, szinte kivételképp fordul elő, és (nem meglepő módon) csak kis változásokat eredményez (Jemma Geoghegan és munkatársai: Comparative analysis estimates the relative frequencies of co-divergence and cross-species transmission within viral families; PloS Pathogens).
A vírusevolúció újfajta szemlélete nem feltétlenül jelenti, hogy ezután attól kell rettegnünk, sokkal gyakrabban alakulhatnak ki újfajta súlyos vírusbetegségek, az azonban bizonyos, hogy a vírusevolúció dinamikája jóval komplexebb, mint az orvostudomány eddig gondolta, és el kell kezdeni nagy erőkkel kutatni, mely vírusok lehetnek képesek a leginkább megtenni a fajok közötti ugrást.
A Colorado State University összehasonlító orvostudományi kutatóinak módjuk volt működés közben is megpillantani a vírusok fajok közti tranzícióját. Susan VandeWoude és munkatársai egy olyan lentivírust (a HIV-et is magában foglaló retrovírusfaj) azonosítottak kaliforniai hegyi oroszlánokban, amelyik fertőzött hiúzok elfogyasztása révén került az oroszlánok szervezetébe, és még épp küzd azért, hogy képes legyen az új fajban is sikeresen szaporodni (Feline Immunodeficiency Virus Cross-Species Transmission: Implications for Emergence of New Lentiviral Infections; Journal of Virology).
A vírusevolúciót feltérképező ausztrál kutatók egyébként metagenomikai megközelítést használtak: Geoghegan és munkatársai nem is találkoztak vírusmintákkal, a vírusok genomszekvenciáját publikus adatbázisokból szerezték meg, így rekonstruálták 19 fő víruscsalád tagjainak (minden családon belül 23–142 vírusfaj) evolúciós történetét: megrajzolták a víruscsaládok és gazdaszervezeteik filogenetikus/evolúciós fáit, és összehasonlították azokat. Ha egy vírus együtt evolválódott gazdaszervezetével, akkor filogenetikus fájának elágazásai egybeestek gazdaszervezetéével (a vírus őse gazdaszervezetének ősét fertőzte), ha egy vírus fajok között ugrálva fejlődött, filogenetikus fája nagy különbséget mutatott gazdaszervezetének evolúciós fájához képest (a különbség mértéke az ugrások száma szerint alakul). A kutatók nyilatkozata szerint nem is az okozta számukra a fő meglepetést, hogy kiderült: mindegyik víruscsaládban a fajok közötti ugrálás jelenti az alapesetet, hanem az, hogy a vírusok evolúciójuk során milyen gyakran ugrálnak egyikről másik fajra.
A metagenomikai elemzés azt is kiderítette, hogy az RNS-vírusok sokkal gyakrabban ugrálnak a gazdaszervezet-fajok között, mint a DNS-vírusok. Ennek az lehet az oka, hogy az RNS-vírusoknak kisebb a genomja és nagyobb a mutációs rátája, így könnyebben adaptálódhatnak az új környezethez, mint a kettős láncú DNS-t használó vírusok, azonban az is igaz, hogy az RNS-vírusok gyakran elvétik, és a rendelkezésükre álló kis időben nem sikerül az új fajhoz alkalmazkodniuk. Az RNS-vírusfertőzéseknek így más a dinamikája: az általuk okozott betegségek (mint pl. az influenza vagy a nátha) gyakran akutak, átmenetiek, míg a DNS-vírusok inkább krónikus fertőzést okoznak.
A gazdaszervezet életmódja is fontos meghatározója a vírusevolúciónak. A nagy méretű és nagy sűrűségű populációkban virulensebb vírusfajok is fenn tudnak maradni, míg izolált, kis társadalmakban, mint azt egy Science-ben megjelent tanulmány már 1975-ben kimutatta, gyakoriak a krónikus vírusfertőzések, de akut fertőzések szinte nem fordulnak elő (Francis L. Black:Infectious diseases in primitive societies).
Arra a kérdésre, hogy korábban miért nem sikerült felfedezni a vírusevolúció jellegzetességeit, a kutatók azt válaszolták, hogy eddig nem volt lehetőség ilyen széles merítésre: most, hogy egyre több faj genomszekvenciáját ismerjük, a metagenomika hosszú evolúciós időtávok visszafejtésére is képessé vált. A kutatók azt is hozzáteszik: az, hogy a múltban a vírusok számos alkalommal ugráltak különböző fajok között, nem feltétlenül jelenti azt, hogy ennek a jövőben is így kell lennie, különösen nem az emberek esetében, hiszen a mai emberek életmódja nagymértékben különbözik attól, ahogy csak pár száz éve éltünk. Azonban az igaz lehet, hogy az ember van kitéve a leginkább a fajok között ugráló vírusok támadásainak, egyrészt mivel nagy és sűrű populációkban él, másrészt mivel sok kockázatot vállal, mindenféle furcsa viselkedésformákkal bír, és képes mindenféle zugot feltúrni, sokféle dolgot megenni, így nagy eséllyel találkozik új vírusfajokkal, amelyek közül egyelőre nem tudjuk, melyek lehetnek a veszélyesebbek: azok, amelyek emlősökről ugranak át, vagy azok, amelyek távolabbi fajokról érkeznek. Az új felfedezés alapján elképzelhető, hogy a halak vagy akár a növények vírusai is képesek otthonra lelni bennünk.
