 | Ведущий раздел этой статьи , возможно , придется переписать . ( Апрель 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
| Грипп (грипп) |
|---|
 |
| Часть серии по |
| Эволюционная биология |
|---|
|
КатегорияВирус, вызывающий грипп, является одним из самых известных патогенов, обнаруженных у различных видов . В частности, вирус обнаружен у птиц, а также у млекопитающих, включая лошадей, свиней и людей. [1] Филогения или эволюционная история конкретного вида, является важным компонентом при анализе эволюции гриппа . Филогенетические деревья - это графические модели взаимоотношений между различными видами. Их можно использовать, чтобы отследить вирус до определенного вида и показать, как организмы, которые выглядят так по-разному, могут быть так тесно связаны. [1]
Механизмы эволюции [ править ]
Два общих механизма эволюции вирусов - это перегруппировка и генетический дрейф . [2]
Перераспределение [ править ]
Повторная сортировка, также известная как антигенный сдвиг , позволяет новым вирусам развиваться как в естественных условиях, так и в искусственных культурах. [2] Повторная сортировка происходит аналогично событиям кроссовера хромосом, поскольку два разных вирусных штамма могут вступать в контакт и передавать часть своей генетической информации. Это событие кроссинговера создает смесь двух вирусных штаммов, которые могут реплицироваться как один гибридный вирус, который проявляет черты обоих исходных вирусов. [3]Механизм эволюционной силы антигенного сдвига позволяет вирусам гриппа обмениваться генами со штаммами, которые инфицируют разные виды. В соответствии с этим механизмом вирус гриппа человека может обмениваться генами с птичьим штаммом, и именно так возникают пандемические штаммы. С 1900 года произошло три пандемии, вызванных антигенным сдвигом, и это может так же легко повториться снова. [4] Фактически, эволюция вируса H2N2 в 1957 году считается результатом реассортации. [2] В этом случае штаммы человеческого H1N1 и гены птичьего гриппа A были смешаны. [2] Заражение культур тканей может продемонстрировать, насколько патогенныкачества могут развиваться у определенного вида, даже если реассортированный вирус может быть непатогенным для другого вида. [2] Ярким примером эволюции в естественных условиях является пересортировка двух штаммов птичьего гриппа, которые были обнаружены у мертвых тюленей еще в 1979 году. [2]
Дрейф [ править ]
Новые вирусы также могут появляться в результате дрейфа. Дрейф может относиться к генетическому или антигенному дрейфу. [2] Мутация и отбор наиболее выгодной разновидности вируса происходят во время этой формы эволюции. [2] Антигенные мутанты могут быстро развиваться из-за высокой скорости мутации вирусов. Причина антигенного дрейфа кроется в механизмах самого синтеза РНК. Мутации возникают очень легко просто из-за подверженной ошибкам РНК-полимеразы.и отсутствие механизмов корректуры. Эти мутации приводят к незначительным изменениям в генах HA и NA, что полностью меняет инфекционные возможности вируса. Эти изменения открывают почти безграничные возможности для возникновения новых вирусных штаммов [3], и именно антигенный дрейф генов HA и NA позволяет вирусу инфицировать людей, которые получают вакцины от других штаммов вируса. [5] Эта эволюция происходит под давлением антител или реакций иммунной системы. [2]
Передача [ править ]
Виды и барьеры [ править ]
Передача или то, как вирус гриппа передается от одного вида к другому, варьируется. Существуют барьеры, препятствующие передаче вируса между некоторыми видами, от высокой до низкой. Например, нет прямого пути между людьми и птицами. [2] Свиньи, однако, служат открытой дорогой. У них есть ограниченный барьер для распространения вируса. [2] Таким образом, свиньи относительно легко действуют как доноры вируса. [ необходима цитата ]
Географические различия [ править ]
Филогенетические карты - это графическое изображение географических взаимоотношений между видами. Они указывают на то, что географические различия минимально влияют на вирус гриппа человека. [1] Однако и свиной, и птичий грипп, по-видимому, географически зависимы. [1] Все три группы (птицы, свиньи и люди) имеют хронологические различия. Вирус человеческого гриппа сохраняется только у людей, что означает, что он не распространяется на другие виды. [1] Возникают некоторые линии и подлинии вируса, которые могут быть более распространены в определенных местах. Например, многие вспышки гриппа человека начинаются в Юго-Восточной Азии. [2]
Филогенетический анализ [ править ]
Филогенетический анализ может помочь определить прошлые вирусы и их структуру, а также определить общего предка вируса. Предыдущие исследования показали, что птичий вирус распространился на свиней, а затем и на людей примерно 100 лет назад. [2] Это привело к дальнейшему развитию человеческих родословных, которые стали более заметными и стабильными. [2]
Анализ также может выявить взаимоотношения между видами. Об этом свидетельствует вирус испанского гриппа 1918 года. Ген гемагглютинина (НА) пандемического вируса 1918 года был ближе по последовательности к птичьим штаммам, чем другим млекопитающим. Несмотря на это генетическое сходство, очевидно, что это вирус млекопитающих. [6] Ген, возможно, адаптировался у людей даже до 1918 года. [6] Анализ филогенетической истории вируса гриппа показывает, что существует общий предок, который существует еще до вспышки 1918 года и связывает нынешний человеческий вирус с вирусом гриппа. вирус свиней. [7] Предок произошел от птичьего хозяина. [2]
Будущее влияние и стратегии прогнозирования [ править ]
Филогенетика [ править ]
Анализ прошлых филогенетических взаимоотношений вируса гриппа может помочь получить информацию о лечении, устойчивости, выборе вакцинного штамма и будущих возможных штаммах гриппа. Глядя на то, как предыдущие штаммы эволюционировали и приобрели новые черты, полученную информацию можно применить для прогнозирования того, как нынешние штаммы могут развиваться, и даже как могут появиться новые штаммы. [8] Еще одно применение филогении для прогнозирования будущих вирусных опасностей - это филогеография . Различные клоны могут продолжать свое присутствие и повторно сортировать, указывая на важность подхода с использованием полного генома для определения новых штаммов гриппа и будущих эпидемий. [9] [10]Изучение того, как прошлые штаммы эволюционировали при распространении в различных географических регионах, может позволить ученым предсказать, как штамм может накапливать новые мутации в результате своего географического распространения, и эта информация может быть использована для защиты различных популяций. [11]
Все эти методы с использованием исторических данных могут помочь уменьшить воздействие новых штаммов вируса гриппа каждый сезон гриппа. Пытаясь предсказать будущие мутации в генах HA и NA, ученые могут выбрать вакцинационные штаммы, которые могут соответствовать будущим вирусам, чтобы антитела могли быстро распознавать и вызывать иммунный ответ против вируса. Единственным недостатком этого подхода является то, что он бесполезен против штаммов, которые развиваются посредством антигенного сдвига (реассортации). Невозможно предсказать, когда и с какими штаммами эти события произойдут, а тот факт, что это может произойти с штаммами разных видов, делает это еще более трудным. [4]До тех пор, пока не будет найден метод, позволяющий точно предсказать, какие мутации возникнут и когда они возникнут, вакцины будут по-прежнему создаваться исключительно на основе предположений без гарантии, что они обеспечат полную защиту от гриппа. [ необходима цитата ]
Устойчивость к противовирусным препаратам [ править ]
В последнее время резко возросла устойчивость к некоторым лекарствам, включая противовирусное соединение адамантан . [12] Фактически, его сопротивление недавно выросло с 2 процентов до почти 90 процентов. [12] Эти данные о нарастающей резистентности позволяют сделать вывод, что лекарства, такие как адамантин, не будут полезны против вируса гриппа в будущем.
Ссылки [ править ]
- ^ а б в г д Лю, S; Канг, Дж; Чен, Дж; Тай, Д; Цзян, Вт; Hou, G; Чен, Дж; Ли, Дж; Хуанг, Б. (2009). Поле, Рассвет (ред.). «Панорама филогенетического разнообразия и распространения вируса гриппа типа А» . PLOS ONE . 4 (3): 1–20. Bibcode : 2009PLoSO ... 4.5022L . DOI : 10.1371 / journal.pone.0005022 . PMC 2658884 . PMID 19325912 .
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o Scholtissek, C (1995). «Молекулярная эволюция вирусов гриппа» (PDF) . Гены вирусов . 11 (2–3): 209–215. DOI : 10.1007 / BF01728660 . PMID 8828147 . S2CID 928160 .
- ^ а б Пэн, Дж; Ян, H; Цзян, H; Линь, YX; Лу, компакт-диск; Сюй, YW; Цзэн, Дж (2014). «Происхождение нового птичьего гриппа A (H7N9) и динамика мутаций его способности к передаче от человека человеку» . PLOS ONE . 9 (3): e93094. Bibcode : 2014PLoSO ... 993094P . DOI : 10.1371 / journal.pone.0093094 . PMC 3966860 . PMID 24671138 .
- ^ а б Клэнси, S (2008). «Генетика вируса гриппа» . Природное образование . 1 (1).
- Перейти ↑ Hofer, U (2014). «Вирусная эволюция: прошлое, настоящее и будущее вирусов гриппа». Обзоры природы микробиологии . 12 (4): 237. DOI : 10.1038 / nrmicro3248 . PMID 24608335 . S2CID 10538872 .
- ^ а б Рид, А; Фаннинг, Т; Hultin, J; Таубенбергер, Дж (1999). "Происхождение и эволюция гена гемагглютинина" испанского "вируса гриппа 1918 года" . Труды Национальной академии наук США . 96 (4): 1651–1656. Bibcode : 1999PNAS ... 96.1651R . DOI : 10.1073 / pnas.96.4.1651 . PMC 15547 . PMID 9990079 .
- ^ Горман, О; Donis, R; Каваока, Y; Вебстер, Р. (1990). «Эволюция генов PB2 вируса гриппа A: последствия для эволюции рибонуклеопротеинового комплекса и происхождения вируса гриппа человека A» . Журнал вирусологии . 64 (10): 4893–4902. DOI : 10,1128 / JVI.64.10.4893-4902.1990 . PMC 247979 . PMID 2398532 .
- ^ Luksza, M; Лассиг, М. (2014). «Прогнозирующая фитнес-модель для гриппа». Природа . 507 (7490): 57–61. Bibcode : 2014Natur.507 ... 57L . DOI : 10,1038 / природа13087 . PMID 24572367 . S2CID 4472564 .
- ^ Холмс, E; Ghedin, E; Miller, N; Тейлор, Дж; Бао, Y; Святой Георгий, К; Гренфелл, B; Зальцберг, S; Fraser, C; Липман, Д; Таубенбергер, Дж (2005). «Полногеномный анализ вируса гриппа человека А выявляет множественные устойчивые клоны и реассортацию среди недавно появившихся вирусов H3N2» . PLOS Биология . 3 (9): 1579–1589. DOI : 10.1371 / journal.pbio.0030300 . PMC 1180517 . PMID 16026181 .
- ^ Вана, G; Вестовер, К. (2008). «Происхождение вируса испанского гриппа 1918 года: сравнительный геномный анализ». Молекулярная филогенетика и эволюция . 47 (3): 1100–1110. DOI : 10.1016 / j.ympev.2008.02.003 . PMID 18353690 .
- ^ Viboud, C; Boelle, PY; Carrat, F; Валлерон, AJ; Флао, А (2003). «Прогнозирование распространения эпидемий гриппа методом аналогов» . Американский журнал эпидемиологии . 158 (10): 996–1006. DOI : 10.1093 / AJE / kwg239 . PMID 14607808 .
- ^ а б Симонсен, L; Viboud, C; Гренфелл, B; Душофф, Дж; Дженнингс, L; Смит, М; Macken, C; Хата, М; и другие. (2007). «Происхождение и распространение вирусов гриппа человека A / H3N2, вызывающих устойчивость к адамантану» . Молекулярная биология и эволюция . 24 (8): 1811–20. DOI : 10.1093 / molbev / msm103 . PMID 17522084 .
| vтеЭволюционная биология | ||
|---|---|---|
| ||
| Эволюция |
| |
| Популяционная генетика |
| |
| Разработка |
| |
| Из таксонов |
| |
| Из органов |
| |
| Из процессов |
| |
| Темп и режимы |
| |
| Видообразование |
| |
| История |
| |
| Философия |
| |
| Связанный |
| |
| ||
Commons
Портал
ВикиПроект
