تطور الفيروسات وظهورها

تتطور الفيروسات بسرعة من خلال الطفرات والتبادل الجيني، ويُعد ظهور فيروسات جديدة أو معاد اكتشافها، غالبًا بعد انتقالها من مستودعات حيوانية، سمة متكررة في بيولوجيتها.

Definition

تطور الفيروسات وظهورها هو دراسة كيفية تغير الفيروسات وراثيًا بمرور الوقت وكيف تنشأ الفيروسات الجديدة أو غير المعترف بها سابقًا وتثبت نفسها في تجمعات المضيفين.

Scope

يغطي هذا الموضوع مصادر التباين الجيني الفيروسي، بما في ذلك معدلات الطفرات العالية في فيروسات الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وإعادة التركيب، وإعادة التجميع للجينومات المجزأة؛ والأنواع الشبيهة (quasispecies) وعواقب التضاعف المعرض للخطأ؛ ومفهوم الفيروسات الناشئة والمعاد ظهورها؛ وعمليات تحول نطاق المضيف والانتقال من المستودعات الحيوانية. ويتناول التغير الفيروسي كظاهرة تطورية وبيئية على حد سواء.

Core questions

• ما هي الآليات التي تولد التباين الجيني في الفيروسات؟
• لماذا تتطور فيروسات الحمض النووي الريبوزي (RNA) بسرعة خاصة؟
• كيف تنتقل الفيروسات من نوع مضيف إلى آخر؟
• ما هي الظروف التي تفضل ظهور عوامل فيروسية جديدة؟

Key concepts

• معدلات الطفرات في فيروسات الحمض النووي الريبوزي (RNA)
• إعادة التركيب وإعادة التجميع
• الأنواع الشبيهة (Quasispecies)
• تحولات نطاق المضيف والانتقال
• الفيروسات الناشئة والمعاد ظهورها

Key theories

الأنواع الشبيهة (Quasispecies) والتباين الفيروسي

يُنتج التضاعف المعرض للخطأ، خاصة في فيروسات الحمض النووي الريبوزي (RNA)، تجمعًا متنوعًا من الجينومات وثيقة الصلة التي يعمل عليها الانتقاء، مما يساعد في تفسير التكيف الفيروسي السريع والتحدي المتمثل في السيطرة على بعض الفيروسات.

Mechanisms

ينشأ التباين الجيني الفيروسي من الطفرات التي تحدث أثناء تضاعف الجينوم، خاصة بواسطة بوليميرازات فيروسات الحمض النووي الريبوزي (RNA) المعرضة للخطأ، ومن إعادة التركيب أو إعادة التجميع عندما تصيب فيروسات ذات صلة خلية ما بشكل مشترك. يسمح هذا التباين، الذي يؤثر على تجمعات كبيرة وسريعة الإنتاج، بالتكيف السريع، بما في ذلك التغيرات التي توسع نطاق المضيف. غالبًا ما يتبع الظهور انتقال الفيروس من مستودع حيواني إلى تجمع مضيف جديد حيث تسمح الظروف البيئية بالانتقال.

Clinical relevance

يُعد التطور الفيروسي السريع أساس التحديات مثل الحاجة الدورية لتحديث بعض اللقاحات وظهور المتغيرات، بينما يُعد ظهور الفيروسات من المستودعات الحيوانية مصدرًا متكررًا للأمراض المعدية الجديدة، مما يجعل هذا الموضوع مهمًا لفهم تفشي الأمراض وتوجيه المراقبة.

History

أعاد مفهوم الأنواع الشبيهة (quasispecies) الفيروسية، الذي تطور من العمل النظري لمانفريد أيغن وطبقه على الفيروسات باحثون منهم إستيبان دومينغو، تعريف فيروسات الحمض النووي الريبوزي (RNA) على أنها تجمعات متنوعة وسريعة التطور، مما ساعد في تفسير قدرتها على التكيف وصعوبة القضاء على بعضها.

Key figures

• Manfred Eigen
• Esteban Domingo

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

لماذا تميل فيروسات الحمض النووي الريبوزي (RNA) إلى التطور بشكل أسرع من فيروسات الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)؟

تُضاعف العديد من فيروسات الحمض النووي الريبوزي (RNA) جينوماتها بواسطة بوليميرازات تفتقر إلى خاصية التدقيق اللغوي (proofreading)، لذا تتراكم لديها الطفرات بمعدلات عالية. وهذا، بالإضافة إلى أحجام التجمعات الكبيرة وأوقات الجيل القصيرة، ينتج عنه تغير جيني وتكيف سريع.