據(jù)國外媒體報道，病毒一直在進化，這是它們的內(nèi)在屬性之一。新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）是導致2019冠狀病毒病（COVID-19）大流行的罪魁禍首，其進化尤其令人關(guān)注。當一個群體缺乏免疫力且大規(guī)模感染時，病毒的突變就可能會頻繁出現(xiàn)，因為病毒在短時間內(nèi)會進行大量的復制。隨著免疫個體的增加，那些仍然可以在部分免疫群體中傳播的病毒將比原始病毒更有優(yōu)勢。我們在現(xiàn)實中也一直看到這樣的情況，新的變種（具有若干突變，使其與原始病毒不同）和病毒株（被證實與原始病毒表現(xiàn)不同的變種）不斷出現(xiàn)。
需要說明的是，變異是病毒繁殖時發(fā)生的隨機錯誤。以新型冠狀病毒為例，其RNA基因組基于腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和尿嘧啶，有時會發(fā)生錯誤。可能是一個腺嘌呤與一個尿嘧啶發(fā)生交換（替換突變也可能發(fā)生在其他任何堿基對上），或者一個或多個堿基被插入或刪除。如果某個突變能夠改變由這部分RNA序列所編碼的蛋白質(zhì)，就被稱為“非同義突變”，不導致氨基酸改變的突變被稱為“同義突變”或“沉默突變”。
幸運的是，冠狀病毒的突變率通常相對較慢，這是因為病毒的校對能力可以對復制時的錯誤進行糾正。通常，新型冠狀病毒在其基因組的3萬個堿基對中，每月只會積累兩個突變；這相當于流感病毒突變發(fā)生率的一半，HIV的四分之一。然而，鑒于迄今已有1億多人感染新冠病毒，其非同義突變已不可避免。更大的問題是確定哪些突變實際上為病毒提供了足夠的優(yōu)勢，促進了其在人群中的傳播。
幸運的是，對于幾個最緊迫的問題，科學家已經(jīng)獲得了一些重要的信息。
不同的SARS-CoV-2病毒株何時開始出現(xiàn)？
科學家了解到的第一個突變是D614G突變，首次報道是在2020年3月。當某個突變導致蛋白質(zhì)序列發(fā)生變化時，它的名稱會指出原始氨基酸、突變位置和新氨基酸的信息。該突變使病毒刺突蛋白中第614個氨基酸天門冬氨酸（簡稱D）變?yōu)楦拾彼幔℅）。由于刺突蛋白能使病毒與宿主細胞結(jié)合，因此這一改變是很顯著的；這樣的突變可能會幫助病毒更有效地與宿主受體（ACE2）結(jié)合。
不過，目前尚不清楚D614G突變是否也是如此。在一篇描述這種突變的論文中，作者提出，攜帶這種突變的變種正在快速傳播，綜合病毒行為的體外分析和與感染者有關(guān)的臨床數(shù)據(jù)，表明D614G突變可能為這些變種提供了一種選擇優(yōu)勢，這種突變也由此不斷傳播。但也有人并不這么認為，他們提出了D614G突變占主導地位的另一種原因：疫情地理中心的轉(zhuǎn)變，從中國到歐洲（尤其是意大利），再到美國。在發(fā)現(xiàn)該病毒最初版本的中國，第614個氨基酸是天冬氨酸（D）的情況最為普遍；在歐洲，隨后在美國，新冠病毒刺突蛋白的這一位置則主要為甘氨酸。隨著更多具有D614G突變的輸出病例被發(fā)現(xiàn)，研究者認為，這個變種可能僅僅由于運氣或“創(chuàng)始者效應(yīng)”而成為主要的病毒株——即該病毒株占主導地位僅僅是因為它是傳播到該地區(qū)的第一個病毒株——而不是因為某種選擇優(yōu)勢。這一問題還有待科學家進一步研究。
自2020年9月以來，在全球范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了許多其他新冠病毒突變。目前在人群中流行的一些變種似乎比原先的變種更具有進化優(yōu)勢，能更好地進行傳播或致命性更高，甚至二者兼而有之。既然病毒的傳播已經(jīng)非常廣泛，當我們看到新的變種在一些人群中占據(jù)主導地位時，更有可能是因為選擇——適應(yīng)性提高了——而不是創(chuàng)始者效應(yīng)。許多變種都表現(xiàn)出趨同進化的跡象，這一事實支持了一個觀點：病毒獨立地發(fā)生了相同的突變，使它們更具傳染性，并在進化上比先前存在的病毒株更具優(yōu)勢。
有哪些值得注意的病毒株？
最廣為人知的可能就是B.1.1.7變種，它于2020年9月首次在英國被發(fā)現(xiàn)。這一名稱來自于一個名為“PANGO遺傳譜系”（Pango lineages）的系統(tǒng)，其中A和B代表早期的譜系，字母后面的數(shù)字代表這些譜系的分支。B.1.1.7包含23個突變，使其有別于其野生型祖先。一項研究表明，這種變異病毒的傳染性要高出35%至45%，而且可能通過國際旅行至少8次傳入美國。盡管傳染性——而非致命性——提高似乎是這一變種的主要特征，但有研究報告稱，B.1.1.7變種也可能與死亡風險的增加有關(guān)。
與此同時，在2020年12月，另一種名為B.1.351的變種首次在南非被發(fā)現(xiàn)，不久之后，在巴西瑪瑙斯的第二次感染高峰期間，又發(fā)現(xiàn)了一種名為P.1的變種（瑪瑙斯在4月份已經(jīng)經(jīng)歷過嚴重疫情，官員們甚至認為已經(jīng)達到了群體免疫）。這兩個變種似乎都更容易感染人類。
由于它們都比已有的譜系更具傳播優(yōu)勢，未來將很可能會看到這些變種繼續(xù)傳播。最近的研究預(yù)測，到今年3月中旬，B.1.1.7變種可能會成為主要譜系，占美國確診病例的一半以上。
這些變種與原始病毒有何不同？
與D614G突變一樣，許多突變都涉及到刺突蛋白的變化。B.1.1.7變種中的一個關(guān)鍵突變被稱為N501Y，會將名為天冬酰胺（N）的氨基酸殘基改變?yōu)槊麨槔野彼幔╕）的氨基酸殘基，位于刺突蛋白的第501位。為什么這種改變使病毒更具傳染性？科學家尚不清楚；也許這使病毒能更好地與宿主細胞結(jié)合，在呼吸系統(tǒng)中增加病毒數(shù)量，或者提高病毒的復制能力，抑或是其他原因。世界各地的實驗室都在試圖通過實驗來解決這一問題。
B.1.351變種和P.1變種都具有N501Y突變和另一種名為E484K的突變，后者會將刺突蛋白第484位的谷氨酸（E）改變?yōu)橘嚢彼幔↘）。這種突變尤其令人擔憂，因為這似乎會使病毒更容易逃脫抗體介導的免疫，換言之，人體內(nèi)的抗體更難與刺突蛋白結(jié)合，從而更難以阻止病毒進入細胞。
除了這些特定的變化，B.1.351和P.1譜系還各有大約20個其他的特殊突變。如果這兩個變種確實比原始病毒更容易逃脫免疫，或許就能可以解釋瑪瑙斯發(fā)生第二次嚴重疫情的部分原因。另一方面，這也意味著之前被感染的人會面臨被這些變異病毒再次感染的風險。事實上，巴西的一些病例報告已經(jīng)記錄了含有E484K突變的變種的再感染。
疫苗對這些變種仍然有效嗎？
是的，但可能沒那么有效。
在最近的兩份文獻中，莫德納（Moderna）和輝瑞-BioNTech疫苗的開發(fā)人員研究了疫苗接種者的抗體是否會在細胞培養(yǎng)基中中和（防止復制）含有SARS-CoV-2刺突蛋白突變形式的病毒。抗體對攜帶B.1.1.7突變的病毒有很好的中和作用，但當引入B.1.351突變時，中和作用降低了。然而，兩家公司都期望疫苗對這一變體也能很好地發(fā)揮作用；較低水平的保護性抗體仍然被認為足以防止感染。諾瓦瓦克斯（Novavax）和強生（Johnson & Johnson）公司的疫苗尚未在美國上市，但在試驗中對B.1.351和P.1變種的效果似乎也較差。
在不久的將來，醫(yī)藥巨頭可能需要為新的變種量身定制疫苗，其中一些疫苗已經(jīng)在開發(fā)中。
這些新版本的病毒來自哪里？
目前還無法確定。對于英國的B.1.1.7病毒株，似乎沒有任何明確的“中間”病毒變種，證明該毒株是從先前的優(yōu)勢病毒株進化而來，并且隨著時間的推移逐漸積累突變。
相反，研究人員開始認為，其中可能發(fā)生了一個巨大的進化飛躍，并且很可能發(fā)生在一個已知的遭受持續(xù)感染的患者身上。2020年12月的一份病例報告描述了一名免疫功能嚴重低下的男性新冠病毒感染者。隨著時間的推移，科學家發(fā)現(xiàn)他所攜帶的病毒種群經(jīng)歷了“加速病毒進化”，可能是由于他的免疫系統(tǒng)無法控制病毒。當檢查這些病毒的特異性突變時，醫(yī)生發(fā)現(xiàn)了N501Y突變和E484K突變，這二者也出現(xiàn)在當時流行的B.1.351和P.1變種中，盡管這名男子本身并沒有感染這兩個變種。
現(xiàn)在我們可以想象一下，在全球范圍內(nèi)，這樣的過程正一次又一次地發(fā)生。一個變種只需要在合適的感染者和合適的環(huán)境中復制，它就可以在人群中迅速傳播。
美國能否及時發(fā)現(xiàn)和阻止這些變種？
截至2021年2月7日，美國在病毒株分離和測序方面排名世界第36位，僅對0.36%的確診病例進行了基因組分析。相比之下，英國已測序的病例約占其總病例的10%，丹麥為50%。新上任的拜登政府大幅提高了測序目標，并撥出額外資金用于病毒測序。
就阻止病毒變種而言，除了一直在做的防疫措施，包括戴口罩、保持社交距離、勤洗手等，如今還可以加上接種疫苗。疫苗的作用至關(guān)重要，即使變種在一定程度上會降低疫苗的效力，至少B.1.351和P.1變種看起來是這樣，但效力降低仍然比沒有效力好；預(yù)防效力較低的疫苗仍然可以有效地預(yù)防重癥。另一個關(guān)鍵是停止“火上澆油”。通過基本的公共衛(wèi)生干預(yù)措施和接種疫苗，可以減少變種易感的宿主數(shù)量，并阻止這些變種的復制。（任天）
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