ウイルスの進化と出現

ウイルスは変異と遺伝子交換を通じて急速に進化し、動物の宿主から種を越えて伝播した後、新たな、あるいは新たに認識されるウイルスが出現することは、その生物学的特徴として繰り返し見られる現象である。

Definition

ウイルスの進化と出現とは、ウイルスが時間とともに遺伝的にどのように変化するか、そして新しいウイルスやこれまで認識されていなかったウイルスがどのように発生し、宿主集団に定着するかを研究する学問分野である。

Scope

このトピックでは、RNAウイルスの高い変異率、組換え、分節ゲノムの再集合を含むウイルスの遺伝的変異の源、準種とエラーを起こしやすい複製の結果、新興ウイルスおよび再興ウイルスの概念、宿主域のシフトと動物宿主からのスピルオーバーの過程について扱う。ウイルスの変化を進化現象と生態学的現象の両面から考察する。

Core questions

• ウイルスにおいて遺伝的変異を生み出すメカニズムは何か？
• RNAウイルスはなぜ特に急速に進化するのか？
• ウイルスはどのようにしてある宿主種から別の宿主種へと移行するのか？
• 新しいウイルス病原体の出現を促進する条件は何か？

Key concepts

• RNAウイルスの変異率
• 組換えと再集合
• 準種
• 宿主域のシフトとスピルオーバー
• 新興ウイルスと再興ウイルス

Key theories

準種とウイルスの多様性

特にRNAウイルスにおけるエラーを起こしやすい複製は、選択が作用する密接に関連したゲノムの多様な集団を生み出し、ウイルスの急速な適応と一部のウイルスを制御することの困難さを説明するのに役立つ。

Mechanisms

ウイルスの遺伝的変異は、ゲノム複製中に導入される変異、特にRNAウイルスのエラーを起こしやすいポリメラーゼによるもの、および関連ウイルスが細胞に共感染した際の組換えまたは再集合に起因する。この変異は、大規模で急速に産生される集団に作用し、宿主域の拡大を含む迅速な適応を可能にする。出現はしばしば、動物宿主から新しい宿主集団へのスピルオーバーに続き、そこで生態学的条件が伝播を許容する場合に発生する。

Clinical relevance

急速なウイルスの進化は、一部のワクチンの定期的な更新の必要性や変異株の出現といった課題の根底にあり、動物宿主からのウイルスの出現は、新たな感染症の繰り返し発生源となっている。このため、本トピックはアウトブレイクの理解とサーベイランスの情報提供にとって重要である。

History

マンフレート・アイゲン（Manfred Eigen）の理論的研究から発展し、エステバン・ドミンゴ（Esteban Domingo）を含む研究者によってウイルスに適用されたウイルス準種の概念は、RNAウイルスを多様で急速に進化する集団として再構築し、その適応性と一部のウイルスを根絶することの困難さを説明するのに役立った。

Key figures

• Manfred Eigen
• Esteban Domingo

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

RNAウイルスがDNAウイルスよりも速く進化する傾向があるのはなぜですか？

多くのRNAウイルスは、校正機能を持たないポリメラーゼによってゲノムを複製するため、高い頻度で変異を蓄積します。これは、大きな集団サイズと短い世代時間と相まって、急速な遺伝的変化と適応を生み出します。